鄱阳湖口生态水利工程方案探讨

第４０卷第３期２００９年２月　　人　民　长　江Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　　Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．３Ｆｅｂ．，２００９收稿日期：２００８－０９－０１作者简介：许继军，男，长江水利委员会长江科学院水资源所，工程师，博士。　　文章编号：１００１－４１７９（２００９）０３－００１７－０３鄱阳湖口生态水利工程方案探讨许继军　陈　进（长江水利委员会长江科学院，湖北武汉４３００１０）摘要：维系良好的水生态环境，是环鄱阳湖地区经济发展的重要保障和支撑，也是实现人水和谐的前提条件。针对鄱阳湖水文特性和近期存在干旱等问题，并考虑到三峡工程建成运行后对鄱阳湖生态环境的潜在影响，藉此探讨了鄱阳湖控制工程建设的必要性及其原则，进而借鉴国内外经验，从生态环境保护角度，提出了一个仿都江堰式的生态水利工程设计概念方案。该方案能够遵循河流湖泊自然规律，在不影响防洪和江湖联通性的前提下，适度调控鄱阳湖与长江之间的水力联系，尽量保持湖区水位变化平缓、延缓汛后湖水外泄，以避免湖区出现不利于生态环境和社会经济发展的极端洪涝和干旱；而且该方案与环鄱阳湖生态经济区建设相协调，具有明显的生态效益和景观效应，能够促进该地区生态旅游文化发展。关　键　词：生态环境；生态水利工程；水旱灾害；都江堰；生态旅游；鄱阳湖中图分类号：Ｘ１７１．１　　　文献标识码：Ａ１　鄱阳湖基本概况鄱阳湖是我国目前最大的淡水湖泊，也是长江流域目前最大的通江湖泊，位于江西省北部，长江中下游南岸。它是一个过水性、吞吐型和季节性湖泊，纳赣、抚、信、饶、修５河之来水，经湖盆调蓄后，通过入江水道在湖口注入长江。鄱阳湖区是我国重要的农业和水产基地，同时也是驰名中外的候鸟栖息地、国家级自然保护区、世界级的重要湿地。良好的湖泊水文情势和湿地生态环境是维系鄱阳湖地区乃至江西省经济和社会发展的重要基础，同时也是实现该地区人与水及自然和谐相处的重要前提条件［１］。鄱阳湖水位呈现明显的周年性洪枯变化，且年际变化也大。洪水季节，水位升高，湖面宽阔，水域面积最大能达到４０７０ｋｍ２，容积３２０亿ｍ３；枯水季节，水位下降，洲滩出露，湖水归槽，水域面积最小时不足１５０ｋｍ２，容积不到５亿ｍ３。湖区洪、枯水位的水面面积和容积相差达２７倍和７１倍之多，形成“高水是湖、低水似河”和“洪水一片，枯水一线”的自然地理特征［２］。湖区水位涨落主要受江西５河和长江来水双重影响：４～６月为５河主汛期，因湖口长江水位不高，５河入湖洪水能较快排泄，湖区水位一般不高；７～９月５河来水减小，但此时长江洪水位较高，湖区水位受长江洪水顶托或倒灌而壅高，继续维持在高水位；一般在９月份后，长江水位降低，且５河汛期也已过，湖水开始外泄，湖区水位逐渐降低。据统计，湖区水位年变幅最大达１０ｍ以上，为大湖泊水位变化中所罕见。鄱阳湖湿地是驰名中外的候鸟栖息地，生态环境优越，生物多样性丰富，１９８８年被批准为国家级自然保护区，１９９２年列入世界重要湿地名录。由于湖区水位季节性变幅大，使得湖区湿地面积亦随之发生较大变化。枯水期洲滩出露，出现以苔草为主体的湿生植物群落和以芦苇为主体的挺生植物群，而在洪水期，以上植物群随着洲滩淹没而被淹，进而形成了以马来眼子菜、苦草、黑藻等为主体的沉水植物群落和浮叶植物群落［３］。这种周年性的植物群落演替现象是鄱阳湖水生植被的特点，它为各种越冬水禽提供了适宜的栖息条件和觅食环境。每年从１０月份开始，候鸟陆续迁徙至湖区越冬，而在次年３月，又飞离鄱阳湖。鄱阳湖区是长江中下游５大平原之一，是我国重要商品粮生产基地之一。２００６年末，湖区１５县（市）人口１２０３万人，耕地５９．１万ｈｍ２，人口、耕地分别占江西省的２７．７％、２７．８％，年产粮食５４７．５万ｔ，占全省的２８．８％。地区生产总值１８１３．９亿元，占全省的３８．８％。２　湖控工程建设必要性鄱阳湖区优越的生态资源长期未得到充分利用，在近年来的发展过程中，人们也已经开始意识到，维系良好的湖区水生态环境，是环鄱阳湖地区经济发展的重要保障和支撑，也是实现人与水及自然全面和谐的前提条件。因此，加强鄱阳湖地区水土资源利用、水旱灾害综合治理和生态环境保护，已成为该地区现阶段社会经济发展和生态文明建设所需要解决的迫切任务［４］。为此，江西省提出了环鄱阳湖生态经济区建设战略部署，其中鄱阳湖控制工程是一个重要的环节，其主要意义和必要性主要体现在如下３点：（１）鄱阳湖防汛抗旱统筹兼顾的需要。虽然近些来洪涝灾害压力有所缓解但威胁仍在，且近期出现的干旱形势十分严峻。鄱阳湖水位年变幅大，是沿湖居民长期面临“水多成患，水少则忧”不利局面的直接起因，每年都有轻重不同的水旱灾害发生。汛期洪水满溢，渍涝严重。非汛期湖水泄入长江，湖区水位大幅　　人　民　长　江２００９年　降低，导致沿湖水荒严重，航运阻塞。近年来受气候变化影响，鄱阳湖流域内的极端降水和干旱事件频次增加［５～７］，２００３、２００４、２００６年和２００７年相继发生了严重干旱，湖区枯水期提前，枯水位大幅下降，不仅加重了湖区农业灌溉压力，而且加大了周边城乡取水难度。由于缺乏调控手段，汛期大量洪水排弃，汛后又无水可用。如果在湖口设置湖控工程，就可以控制鄱阳湖与长江干流之间的水力联系，适度延缓湖水外泄进程，从而控制湖区水位平缓变化，增加枯水期湖水容量，避免出现极端的干旱条件，有利于湖区水土资源的合理利用。（２）鄱阳湖生态环境保护的需要。鄱阳湖生态系统呈逐年退化趋势，尤其是近年来城镇排污量和人口不断增加使大量污染物如氮、磷等不断流入，湖区水质日渐下降，富营养化程度增加。由于枯水期水少，水质现状更令人堪忧，据水质监测分析，２０世纪９０年代，鄱阳湖以Ⅰ、Ⅱ类水质为主，但如今鄱阳湖出湖Ⅲ类水质的水量占８０％，其中１０～１２月湖盆Ⅲ类以上水质不到３０％。另外，由于泥沙淤积、人工围垦，使湖床淤高，湖面缩小，鱼类资源趋向衰退。鄱阳湖湿地较常见的水生、湿生植物种类也正在消失或严重退化［８、９］。此外，因干旱所致的水环境恶化和水生态系统退化问题更为严重。由于洲滩湿地提前干涸，土壤板结，饵料生物锐减，候鸟觅食条件恶化，导致候鸟数量减少。在湖口设置湖控工程之后，可以适当拦蓄汛期或汛末５河洪水留存湖中，适度抬升湖区枯水位、增加水域面积，将有助于改善水环境，避免少水年份湖区洲滩湿地提前干涸，以维系候鸟越冬的基本水生态环境。（３）减免三峡工程建成运行带来不利影响的需要。三峡工程建成运行后，在５～６月期间为了腾空防洪库容，下泄流量加大将产生一个明显的增泄流量过程，而此时正好是鄱阳湖５河的主汛期，当增泄流量达到６０００ｍ３／ｓ极端条件时，湖口水位将因此最大可能抬升约１．０ｍ，如遇鄱阳湖丰水年，将加重湖区渍涝灾害、加大５河尾闾防洪压力。而在１０月左右，三峡水库汛后蓄水，下泄流量减少，将产生一个明显的减泄流量过程，而此时正好是鄱阳湖退水之际，当减泄流量达到８０００ｍ３／ｓ极端条件时，湖口水位将因此最大可能下降约１．５ｍ，这将加速鄱阳湖水外泄进程，如遇平、枯水年，将导致湖区枯水期提前，枯水位大幅下降，这对湖区水资源利用和生态环境均不利。因此在湖口设置控水工程，能够缓解三峡水库减泄或增泄诱发的湖区水位异常变化带来的不利影响。３　湖控工程建设原则与５河支流兴建水库等措施相比，在湖口设置控水工程还不为公众所接受，争议也比较多，主要担忧有两点：①工程有可能干扰鄱阳湖与长江干流之间的自然水力联系，影响防汛；②可能会破坏湖区生态环境系统，破坏江湖连通性，不利于鱼类洄游。因此在湖口设置控制工程应谨慎对待，且必须遵循以下原则：（１）不能对湖区生态系统造成大的影响，且应有助于改善湖区水质和候鸟栖息环境；（２）有足够排泄和调控能力，既能控制湖水向外排泄，又能顺畅地纳入江水；（３）不能割断江湖之间的水流连续性，也不能破坏河流与湖泊的贯通性和脉动性；（４）能允许鱼类自由迁徙洄游，且不影响或有利于航运；（５）要有利于防洪和防旱的统筹安排，促进湖区水土资源开发利用；（６）还要有助于促进该地区水生态特点的旅游、交通和文化发展。４　湖口生态水利工程方案探讨４．１　国内外相关工程经验控水工程设计和建设一定要遵循江湖自然规律，这是工程成败的关键。早在２３００年前的都江堰工程（见图１），就很好地做到了师法于自然，既充分利用河流地势，筑分水鱼嘴、沙石堰、开凿引水渠，巧妙处理分水、分沙和防洪、灌溉等问题。还有荷兰鹿特丹附近入海河道的防潮屏障（见图２），设计成为两扇可以移动的浮动弧门，平时停靠在岸上，不影响河流和海运，只有当风暴潮到来之时，才启用滑动到河道上，抵御因风暴形成的高位潮水。再例如英国伦敦泰晤士河上的防潮屏障，采用Ｕ型闸（见图３），平时潜伏河底，不影响河流也无碍航运，也只有在海潮到来时，才启用一下。图１　四川都江堰工程示意可以看出，这些工程都是在充分地掌握水流自然规律之后，通过巧妙构思和设计，发挥作用的同时又避免对河流干扰和破坏，较常规筑坝或建闸方式要好得多，值得借鉴学习。在鄱阳湖口处建闸对于科学调控出入水流、增强防洪调蓄能力、提高洪水资源利用和改善湖区非涝即旱的不利局面都是非常必要的。但关键在于建什么样的闸，实施怎样的运行调度方式，而不违背上述基本原则，这才是关系工程成败的重要因素。游中琼（２００６年）对湖口建闸控制后的防洪作用与影响进行了初步探讨，认为湖控工程建成后对防洪有利有弊，对长江干流和鄱阳湖区各自的防洪作用及影响，取决于工程的调度运行方式［１０］。胡广熙（２００７年）建议在湖口处建开敞式Ｕ型闸蓄水，并强调建闸后对该地区水资源开发利用、水力发电、改善航行条件、增加水产、消灭钉螺、提高沿湖土地利用和发展旅游等方面均具有显著的工程效益［１１］。４．２　湖口生态水利工程概念设计考虑鄱阳湖生态环境保护的需要，本研究提出了一个“仿８１　第３期　　　许继军等：鄱阳湖口生态水利工程方案探讨都江堰式生态水利工程”概念设计方案。其主要的出发点是以生态保护为主、兼具防汛抗旱功能，同时促进旅游发展、兼顾交通。该方案没有设置发电厂房，其主要原因是考虑到湖区水头差毕竟有限，若为了提高发电效益而抬高水头，不仅淹没范围大，对生态环境的破坏更大，并且发电产生的直接经济效益非常有限，反而顾此失彼。另外也考虑到，通过长时间提高湖区水位来淹死钉螺而消灭血吸虫，不仅钉螺被淹死了，湖区的大部分苔草类洲滩植被同样也会被淹死或发育差，而且一些浅水生活的底栖水生动物也将减少，这对候鸟觅食将会产生极大的不利影响，反而得不偿失。图２　荷兰防潮屏障图３　英国伦敦泰晤士河防潮屏障运用示意因此，这里考虑的“仿都江堰式生态水利工程”设计方案比较谨慎，只是为了适度控制湖区水位变化，以避免出现对生态环境或经济发展不利的极端情况。同时也是为促进当地旅游和交通的发展，尤其是在旅游方面，如果将此工程所带来的水生态旅游，与星子县渊明故里和庐山风景区结合起来，所带来的经济和文化价值，将远大于发电所带来的效益。“仿都江堰式生态水利工程”位于屏峰山附近的鄱阳湖出口处，采用类似于都江堰的内外江形式，外江行洪、内江行船，见图４。外江由潜伏式Ｕ型活动闸（或橡胶堰）组成，Ｕ型水闸（或橡胶堰）只在汛末启用，拦蓄洪水抬高湖水位，保证湖区灌溉和供水，汛期则根据江湖水位关系，或潜伏于底或半开，在安全行洪的原则下，适当调控长江干流与湖区洪水之间的关系，避免出现相互顶托现象。内江则由活动鱼嘴和多级平底斜面橡胶堰组成，一则通过活动鱼嘴，调节下泄宽度、控制下泄流量；二则通过多级橡胶堰调节上下游水位差，保持平缓水流自堰坡流下，以保证枯水期水流连续性，便于行船和鱼类洄游。由一个白鳍豚式的鱼形岛将内外江分开，该鱼形岛可以利用主体工程施工开挖和河道疏浚弃料来填筑，高程为１２～２３ｍ，从鱼尾向鱼头处逐渐抬升，四周采用桩和灌笼做好护岸防护，并形成错落有致的台阶式亲水平台。在低水位时鱼身全部显现，高水位时仅鱼头出露。在此鱼形岛上，不仅可以建设水利工程调度控制中心，而且为将来布设各种各样的旅游、娱乐和餐饮设施（如冲浪、滑水和特色鱼文化等）备有足够发展空间。这样就可以借助于该项水利工程的生态特色，来带动整个地区的旅游文化产业发展。图４　鄱阳湖