第1章 鄱阳湖水系及其渔业资源
1.1 鄱阳湖水系简介
1.1.1 鄱阳湖概况
鄱阳湖是我国第一大淡水湖,位于江西省北部,长江中下游交界处南岸,界于东经115°49′~116°46′、北纬28°24′~29°46′。它纳江西境内的赣江、抚河、修河、饶河和信江五河来水,经湖口注入长江(图1.1)。整个鄱阳湖流域面积约16.2万km2,占江西省国土面积的96%[1]。
1.1.1.1 鄱阳湖的自然环境
(1)地质地貌
鄱阳湖是横截山系而成,处在构造转折地带和差异运动最为显著的地区,它的产生与断裂和南北向构造线的活动密切相关。南昌―九江、都昌―鄱阳、三阳―砂帽山南麓,这三条继承性新构造断裂线约略控制着近代湖积平原发育的范围,使其与一只斜放的三角瓶近似。鄱阳湖整个湖盆的轮廓则由北东―西南向这组主要基底断裂控制。湖盆中孤山孤岛众多,或由震旦系和变质的板溪系、或由第三纪红层所组成,主要分布于东部[2]。
(2)气候条件
①气温:据1961~2003年气象部门的实测资料,鄱阳湖流域多年平均气温为17.53℃。自1986年开始,全流域的气温呈现上升趋势,1990年进入显著性增温时期。20世纪90年代平均温度比1961~1990年高出约0.27℃,1991~2003年的平均温度比1961~1990年高出约0.42℃,而1998年增温幅度达到40年来的最大值。整个流域全年有8个月的月均温度具有上升趋势,其中6月、12月的上升趋势较为显著,3月、7月、8月、9月有下降趋势,8月下降趋势非常显著。就季节变化而言,鄱阳湖流域春夏秋三季平均温度无明显变化趋势[3,4]。
②降水:鄱阳湖流域1961~1989年平均降水量呈现振荡状态,无明显上升或下降趋势,20世纪90年代呈现明显上升趋势。1991~2003年平均降水量比1961~1990年高出167.19mm。夏季降水量和夏季暴雨频率均在1992年发生突变式的增加,而夏季暴雨强度以及夏季暴雨量占夏季降水量的比率没有显著变化。1991~2003年的夏季平均暴雨量和平均降水量分别比1961~1990年高出约107.81mm和156.48mm[3,4]。
③蒸发:有文献[5]分析了鄱阳湖1955~2004年各月的水面蒸发量和蒸发水量,得出湖区多年平均年蒸发量为1081.2mm,年蒸发水量为27.06×108m3。各月蒸发量和年蒸发量均呈逐渐减少趋势,年蒸发量平均每年减少2.79mm;年蒸发水量平均每年减少0.05×108m3。1961~2000年鄱阳湖流域蒸发皿蒸发量和参照蒸散量均呈现下降趋势,夏季尤为显著。1992年之前的30年夏季参照蒸散量相对平稳,无明显变化趋势,1992年发生突变,蒸散量显著下降。20世纪90年代夏季蒸发皿蒸发量和参照蒸散量分别比1961~1990年减少76mm和42mm。而秋季下降趋势明显,于1981年发生突变后趋于稳定;春季有较为稳定的下降趋势,并未检测到突变;冬季无显著的变化趋势[3,4]。
1.1.1.2 鄱阳湖的形态特征
鄱阳湖属构造湖,高水是湖,低水是河,汛期五河洪水入湖,湖水漫滩,湖面扩大,水流平缓;冬春季节,湖水落槽,湖滩显露,湖面变小,比降增大,水流湍急,与河道无异[6,7]。因此,洪、枯水期时,鄱阳湖湖面积、容积相差极大。按一般习惯,以湖口水文站的水位代表鄱阳湖水位。当湖口水文站水位处于记录到的历年最高值21.69m(吴淞高程,下同)时(1983年7月13日),直通长江的鄱阳湖湖水面积为3210.22km2,对应的湖水容积为252亿m3,居全国五大淡水湖之首。如加上已被人工围堵的湖汊在内,湖水总面积为4646.64km2,对应的湖水总容积为333亿m3。当湖口水文站水位处于历年最低值5.90m时(1963年2月6日),鄱阳湖湖水面积只有146km2,是最高水位时的1/22,这时对应的湖水容积为4.5亿m3,是最高水位时的1/56。洪、枯水期所出现的这种湖水面积的大变幅,形成了鄱阳湖“高水湖相,低水河相”的湖盆特征,从而出现“洪水一片,枯水一线”的独特景观[8]。
鄱阳湖形似葫芦,以松门山为界,分为东(南)、西(北)两部分。东部宽阔,较浅,为主湖区;西部狭窄,较深,为入江水道区。鄱阳湖平均宽16.9km,最宽处70km,最窄处仅3.0km;最大长度173km。湖盆自东、西向中,由南向北倾斜,湖底高程一般由12m降至湖口约1m。褚溪口、鞋山湖底高程为-3~-1m,在蛤蟆石附近为最深,高程为-7.5m。滩地面积约938km2,有沙滩、泥滩、草洲三种类型,高程都在12~18m。沙滩高程较低,草洲最高,主要分布在东、南、西部各河入湖三角洲扩散区。湖中岛屿有25处共41个,多数在中低水位时表现为滩丘,有石岛、土岛、土石岛和沙岛四种类型。面积共103km2,最大的41.6km2,最小的不足0.01km2,岛屿率3.5%。由于大量围垦,湖面积、容积急剧减小,致使湖区形态参数发生很大变化,高程22m的湖面积比1954年(以下湖泊形态参数的比较都以1954年为准)少了1185km2,岛屿率因此增加了1.0%,容积少了74亿m3。岸线缩短、变直,现长度1200km,比原来减少了849km;形态变得较为规则,发展系数由9.0变为6.3;湖盆形态系数由85变为97;湖盆特征指数为0.88。湖面缩小,流域面积未变,补给系数由39增至55。多年平均入湖流量变化不大,而湖容积变小,调节系数由14.0%变为10.9%。湖容积主要在高程16m以上时开始减少。因湖面平均水位在16m以下,所以换水周期减少不多,由9.9d减为9.7d[6,7]。
1.1.1.3 鄱阳湖的水文特性
(1)水位
鄱阳湖属季节性、吞吐型湖泊,水位季节、年变化显著。尹宗贤等[6]指出鄱阳湖水位有以下特点。a.受五河、长江洪水双重影响,高水位时间长。每年4~6月水位随五河洪水入湖而上涨,7~9月因长江洪水顶托或倒灌而维持高水位,10月后期才能稳定退水。b.水位年过程线有单峰和双峰两种类型。单峰型水位过程是在五河洪水和长江洪水相遇,或五河洪水较长江洪水大时出现的,洪峰水位即是年最高水位;双峰型水位过程是在五河洪水与长江洪水不相遇的情况下出现的,第一个峰是五河洪水造成的,第二个峰是长江洪水倒灌入湖造成的。c.年变幅大,历年最高、最低水位差9.70~15.79m。d.当长江中下游洪水位逐渐提高时,鄱阳湖高水位出现频率增大趋势明显。e.湖口洪水位主要受长江控制,当五河洪水大,长江洪水小,湖口水位相对较低,反之亦然。f.鄱阳湖涨水面水位主要受五河洪水控制,退水面水位主要受长江洪水控制。湖水涨水早迟和水位变化大小取决于五河洪水,退水早迟和快慢取决于长江洪水。g.鄱阳湖低水位为河相,各处在同一时段水位相差很大,上游高于下游;高水位为湖相,水面常不平,一般可差0.2m左右,差值随水位降低而增加。
闵骞[9]根据都昌水文站1953~1992年水位资料,分析了鄱阳湖水位季节、年际和沿程变化特征,指出鄱阳湖多年平均水位为12.62~16.55m。月平均水位7月最高,1月最低,1~7月逐渐上升,7月至翌年1月逐渐下降。年最高水位一般出现在5~9月,大多数年出现在7~8月;年最低水位一般出现在12月至翌年3月,大多数年出现在12月至翌年1月。月平均水位年变化幅度8月最大,其次是9月、10月;2月最小,其次是1月、12月。在水位相同的情况下,涨水段水位的年变化小于退水段。鄱阳湖水位的沿程变化与都昌水位变化刚好相反。当都昌水位在18m以上时,鄱阳湖水位落差很小(0.10m以下);当都昌水位在12m以下时,鄱阳湖水位落差较大(2.00m以上)。特别是水位退至9m以下时,落差在4m以上。
(2)风浪
鄱阳湖是江西省大风集中区域。每年6~8月为南风或偏南风,大风多发生在小暑前后。其他月份均为北风或偏北风。冬、春季寒潮入侵,必有偏北大风。最多的年份,星子湖区六级以上大风可达86d,平均每年45d。大风浪区主要有鞋山、老爷庙和瓢山三个湖区。老爷庙湖区处于沿湖山势、湖底转向和五河来水混合处,风大、浪高、流急,变化剧烈复杂,是最危险的大风浪区[10]。同时,尹宗贤等[10]还给出了鄱阳湖浪高与持续时间内风速、平均水深和吹程之间的关系方程以及鄱阳湖风浪爬高与坡面糙率、坡度和浪高之间的关系方程。此外,鄱阳湖大风还引起风壅水(增减水)现象,使湖面倾斜。北风引起北岸水位降低、南岸水位升高;南风则相反。增减水的变幅受水位高低、风速大小及持续时间长短控制[10]。
(3)湖流
鄱阳湖湖流特点是枯水流速大,洪水流速小[10]。在湖面上分布总特征是湖的北部流速最大,南部次之,中部最小[11]。从表现形式上主要有吞吐流和风生流,因江湖关系导致吞吐流可分为重力型、倒灌型和顶托型三种基本形态。a.重力型湖流为鄱阳湖湖流的主要形式,时间最长。湖流较规则地自上而下沿主槽方向流动,有时在主槽两侧产生旋流。主槽流速大,离主槽越远,流速越小。枯水期呈河相景观,比降增大,流速变快;汛期湖水漫滩,呈湖相景观,比降减小,流速变慢。b.倒灌型湖流主要是受长江洪水影响所形成,多出现于五河洪水基本结束、长江水位上涨高于同时期湖水位时。一般发生在7~10月,少数年份的6月、11月也会发生。倒灌程度主要由长江流量和湖水位高低而定,倒灌范围取决于倒灌流量大小,同时也与倒灌期长短、湖水位高低、内河水情有关。c.顶托型湖流是由长江、五河同时涨水产生或者五大河流大汛基本结束,长江涨水所形成。是介于重力型与倒灌型湖流之间的过渡流态。顶托型湖流每年均有,出现时间之长仅次于重力型湖流,是鄱阳湖第二大湖流形态。出现顶托型湖流时,全湖流速变小,甚至大部分湖区流速为零。入江水道流速较其他湖区稍大,分布情况与重力型相似。
风生流是由于外力沿湖面作用时产生的摩擦力所引起的流动,这种外力主要是风。风生流大小取决于风力条件(风力、持续时间、吹程等)和湖域水深等因素。风不仅影响湖水面的平面运动,而且会造成湖水的垂直运动,产生上下环流。无论鄱阳湖属于哪种湖流类型,只要有风影响,都会同时存在风生流。风生流的影响程度,除与风生流自身强度有关外,还随各类湖流的大小而有所不同[12]。
(4)泥沙
鄱阳湖泥沙主要来自五河。尹宗贤等[10]分析了1956~1983年资料,指出五河平均每年进湖泥沙量(悬移质,下同)1838.5万t,占全流域的87.2%。五河中赣江最多(占61.7%),信江13.1%,修河11.6%,抚河、饶河都小于10%。湖区面积年平均来沙量为270万t,占全流域的12.8%。流域多年平均年进湖泥沙量2108.5万t,最多年3402.5万t,最少年509.2万t。湖口多年平均年出湖泥沙量为1040.6万t,最多年2170万t,最少年-372万t。进湖泥沙集中在五河大汛期(4~6月),占年进湖泥沙的68.8%。出湖泥沙集中在长江大汛前的2~6月,占年总量的91.3%。7~9月长江大汛期,江沙倒灌入湖,年平均倒灌120.4万t,最多年接近700万t,江沙倒灌主要发生在鄱阳湖流态为顶托型和倒灌型湖流期间。
湖区含沙量随水位高低变化。水位在12m(星子水位,下同)时含沙量最大,平均为100~180g/m3;12m以下随水位升高而减小,至20m时接近于零;12m以下随水位升高而增大。在湖面上,湖口水道区最大,依次向主湖、南部湖区、东北湖湾等湖区逐渐减少。倒灌期受长江较高含沙量影响,湖口水道区含沙量猛增,其他湖区递减现象特别明显。水位在14~16m时,褚溪口、南部湖区受赣江影响,含沙量大于其他湖区。在同一湖区,主航道含沙量大,离主航道越远,含沙量相对越小。在垂线各深度上,湖口水道具有河道的水流特性,含沙量从水面到湖底逐渐增大,都昌以上湖区含沙量在垂线上分布均匀,褚溪口湖区介于两者之间,仍属均匀型。在时程上,一个水文年度中有3或4个明显过程。约3月上旬,五河第一次洪水,湖区含沙量形成第一个大沙峰;4月较大洪水夹带的泥沙也较多,湖区含沙量出现第二个峰;10月淤泥入槽,造成第三个峰;江水倒灌期间,产生第四个峰[10]。
(5)水温
鄱阳湖年平均水温18℃左右,历年最高水温由北向南为34.0~38.2℃,平均为32.6~35.0℃;历年最低水温0℃,平均0.4~2.0℃。平均年变幅32.9℃。1年内有升温和降温两个阶段,由2~3月增温至7~8月达最高点,以后逐渐降温,至翌年1~2月达最低点。个别年在局部湖区(如1977年1月在都昌、矶山一带)可产生薄冰封。日最高水温出现在15~17时,日最低水温出现在6~8时。湖中深水区表层水温平均日温差1.7℃,底层1.4℃;秋季高于其他季节,近岸区高于深水区。中高水位的水温分布,一般是南部高于北部,东部湖湾高于西部,沿岸高于湖心,冬季北部最低水温高于南部。由于鄱阳湖较浅,湖流、风的作用对水温影响大。水温在不同深度上的差异不大,一般在1℃以内,晴天无风时可达2℃左右。正温成层是主要分布形式,浅水区风浪较大时,同温成层分布形式也较多,冬季则有逆温成层现象[10]。
1.1.1.4 鄱阳湖的水质状况
(1)化学性质
鄱阳湖水的化学类型主要为重碳酸钾钠型和重碳酸钙盐型两种[13]。其污染物主要来自五河[13]。目前水质状况如下[13-18]:a.河口各垂线全年pH为6.5~8.0,年均值为7.0~7.2;湖区各垂线pH为6.4~8.2,年均值为7.0~7.2。全湖除湖口附近出现过轻污染(Ⅱ类水)外,均为Ⅰ类水。b.河口各垂线悬浮物(SS)含量为0~398.6mg/L;湖区各垂线SS含量为0~993.6mg/L。一年中3~5月、11月至翌年2月的含量较大,6~9月较小。c.一年中1~3月总硬度较大,4~7月较小。河口各垂线总硬度为7.17~51.8mg/L,湖区各垂线总硬度为11.3~57.2mg/L。除蛤蟆石湖区出现过短时间Ⅱ类水外,其他湖区为Ⅰ类水。d.溶解氧(dissolvedoxygen,DO)年均值为7.74mg/L,接近我国湖泊一级清洁水的标准。e.湖中各垂线化学需氧量(chemicaloxygendemend,COD)年均值为0.9~4.9mg/L,达Ⅱ类水标准。f.河口各垂线生化需氧量(biochemicoloxygendemand,BOD)含量为0~7.3mg/L。g.无论是河口还是湖区,三氮(氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮)含量的变化均无明显规律。从年均值来看,各垂线均达Ⅰ类水标准。h.一年中总磷(TP)含量以6月、10月较大,4月和7~8月较小。而总氮(TN)含量8~9月较大,1~4月较小,均达良好水质。