一、水工试验研究
鄱阳湖“五河”尾闾及入湖口演变遥感研究
雷声，章重，张秀平
江西省水利科学研究院
本文基于遥感技术，收集了1973—2009年间有代表性的鄱阳湖区域枯水期的遥感影像，通过定量和矢量图叠加方法，对鄱阳湖赣、抚、信、饶、修五大河流的尾闾河道及入湖口平面形态特征进行提取，通过监测河道岸线的变化特征，分析了40年来鄱阳湖五河尾闾及入湖口的演变规律特征。由于河道尾闾与入湖口演变同时受自然和人为因素的综合影响，本文结合监测结果分析了引起形态变化的主要影响因素，研究显示：修建堤防、河道采沙、航道疏浚、水利工程、水土流失等人为活动对河道尾闾及入湖口影响更大。该研究成果可以对未来河势控制、河道整治及岸带开发决策提供一定的依据。
鄱阳湖位于江西省北部，是中国第一大淡水湖，鄱阳湖汇集赣江、抚河、信江、饶河、修河五大水系（以下简称“五河”）来水，在湖口附近注入长江［1］。由于五河尾闾及入湖口区域河道流速小、水流分散，流域来沙在尾闾主河道及水网区淤积［2］，形成了大规模的河口三角洲滩地［3］，加上筑堤、河道采砂等人工影响，入湖区域岸线变化较大。
遥感是一种非接触的、远距离的探测技术，具有多时相、大范围、光谱信息丰富等特点［4］，可以提取研究区域平面形态特征，监测河道岸线变化特征，分析引起形态变化的主要因素，预测演变趋势和程度，对于研究时间跨度大的河道演变具有明显的优势。
1 研究区域
本文研究区域为五河来水七个控制站以下的尾闾及入湖口区域（赣江外洲站，抚河李家渡站，信江梅港站，饶河昌江渡峰坑站和乐安河虎山站，修水虬津站和潦河万家埠站），见图1，其中图1（b）展示的遥感影像为枯水期。
2 数据源及信息提取
2.1 数据来源
本文选用了5幅具有较高空间分辨率的Landsat TM及MSS鄱阳湖区域遥感影像，时间跨度为1973—2009年，均为无云状态下的清晰数据。为使影像解译结果具有可比性，要求水文条件近似，河道滩槽分明；因此均采用鄱阳湖枯水期影像，对应星子站水位7～12m（吴淞高程，下同），详见表1。为提高精度、减小畸变、提高影像的清晰度，所有数据需先进行几何校正及配准、辐射校正、影像增强等预处理。
图1 鄱阳湖五河尾闾及入湖口示意图
表1 研究区影像的选取
[1]
2.2 河道平面信息提取
为准确提取出河道平面信息，需先期根据影像的光谱特性将影像分割成高同质的、互相连接的不同区域，与研究的地物目标或空间结构特征相对应。影像分割采用异质性最小的区域合并算法：先将相邻相近像元合并为较小的影像对象，再依次合并成较大的多边形对象。为确保影像信息提取的精度，影像分割时通过划定最优尺度，达到对象大小与地物目标轮廓相当，大小接近。分割结果样例见图2。
图2 多尺度分割图像样例结果
另外，本文选取1973—2009年遥感影像提取的河道矢量信息进行叠加做对比分析，并对矢量数据进行运算处理得到水域面积增减图，同时利用相应年份的假彩色融合影像（TM中543波段及MSS中754波段分别赋予红绿蓝三种色彩）辅助解译河道的变化。
3 五河尾闾及入湖口河道演变分析
3.1 典型河段
受篇幅影响，本文选取两个河段作典型研究。
3.1.1 赣江南昌段
图3为赣江南昌段1973—2009年的河岸线演变图，表2为赣江南昌段1973—2009年岸线平面变形统计表。结合图表可看出，该研究区域局部河汊向左岸移动较为明显；裘家洲洲头逐渐缩小，1973—2004年后退约281.7m，1973—2009年期间沿着河流方向淤长约1.1km，年淤长30m；滕洲村段边滩消亡，河道顺直。
图3 赣江南昌段1973—2009年遥感影像及河道演变图
表2 赣江南昌段1973—2009年岸线平面变形统计表 m
注 表中正数表示岸线侵蚀后退，负数表示岸线淤积前进。
3.1.2 赣江中支入湖口
赣江中支入湖口位于新建县朱港下游，从遥感影像看，扇状冲淤体向湖中逐渐没入水下，形成三角洲。该区域水网密布，其成因为赣江来水汇入鄱阳湖时，流速减低，所携带泥沙大量沉积，逐渐发展成的冲积洲。图4为该区域滩地与水域的演变过程，通过计算得知三角洲水岸线1973—1984年向湖心推进782.9m，1984—1993年推进573.4m，1993—2004年推进546.3m，2004—2009年推进357.8m，平均年速率达61.1m/a。
图4 赣江中支入湖区域变化
3.2 五河尾闾变化
3.2.1 赣江
赣江从南昌开始，相继分为主支、北支、中支以及南支。根据岸线提取结果对比，主支瓜洲段的边滩向下游偏移，联庄段的心滩淤积扩大，昌邑段下游的左汊淤积，心洲逐渐左向靠岸；北支官港河蒋埠段右汊淤积，左汊成为主河道，河道呈左偏趋势；中支滕州村段岸线变顺直，南窑村段的左汊萎缩消失，右汊成为主河道，楼前段下游河段有向北移的趋势。
3.2.2 抚河
抚河下游以李家渡水文站为起点，过柴埠口进入赣抚平原，至箭江口抚河分为东、西两支：东支为主流经青岚湖入鄱阳湖；西支大部经向塘、武阳镇回归主流。根据对比结果，李家渡与下邹村段心滩下移，下邹村段河道萎缩变窄并偏北移，下邹村下游段向左岸移动；温家圳下游段河道向右岸偏移明显；兴隆段上游由1973年的弯曲河型演变为2009年的顺直河型；北坊段右汊萎缩，心滩淤积扩大成为边滩；河道入青岚湖处生成了大片心洲，石山村段心洲扩增，右汊萎缩。
3.2.3 信江
信江在余干县大溪渡附近分为东西两支，西支于下顺塘经韩家湖入鄱阳湖，东支于富裕闸经晚湖入鄱阳湖。根据对比结果，信江岸线整体较为稳定，仅中山镇段与瑞洪段的三塘河断流，其西栎段从1973年的边滩成为2009年的心洲，变化较大，查其原因为：1977年余干县西大河治理时，在米湾和十亩仂堵塞三塘河进出口，在禾山和大都堵塞寨上河，在貊皮岭和大淮堵塞分洪道［5］。此外信江西大河茶垣段向左岸偏移，洲上段河流右岸受到冲刷，江坊段河流变顺直。
3.2.4 饶河
饶河有南北两支，北支称为昌江河，南支称为乐安河，于鄱阳县姚公渡汇合而成，曲折西流，在鄱阳县莲湖附近注入鄱阳湖。根据对比结果，饶河下游近40多年来总体变化不大，仅昌江古县渡河段的江心洲略有缩减，左汊北移，昌江南汊略向东北偏移；石镇街河段右汊有拓宽趋势；饶河段局部略有北弯趋势。
3.2.5 修河
修河自永修县柘林镇以下进入下游区，该县城以下为滨湖圩区，最大干流潦河自山下渡汇入修河，其下游途经三角乡、大湖池、朱市湖最后自吴城注入鄱阳湖。根据对比结果，修河岸线艾城段与三角乡段变化较明显，艾城河段心滩西向偏移，右汊向右岸侵蚀；三角乡及其下游河段均向左岸侵蚀，河道拓宽；朱市湖河段左岸线向北偏移，河道展宽，并伴有心滩出现。表3表示抚、修典型河段1973—2009年岸线平面变形特征。
表3 抚、修典型河段1973—2009年岸线平面变形统计表 m
注 表中正数表示岸线侵蚀后退，负数表示岸线淤积前进。
3.3 五河入湖口变化
五河入湖口包含修河与赣江主支入湖口，赣江中支入湖口，赣江南支、抚河与信江入湖口以及饶河入湖口4个区域，本文分别以吴城下游西河村、新建县朱港农场、余干县康山乡、鄱阳县莲湖乡龙口村作为起点界定。
表4 五河入湖口各年份水面、滩地演变统计表 km2
各入湖口1973—2009年水面、滩地变化见表4。分析如下：
（1）修河和赣江主支入湖口。该入湖口滩地整体呈扩张趋势，滩地面积从1973年的68.4km2扩张为93.8km2，增加37.1%。主要原因为该入湖口径流最大，挟沙量也最大，上游水土流失导致泥沙入湖淤积，使入湖口湖床抬高。
（2）赣江中支入湖口。该入湖口滩地整体呈急剧扩张趋势，滩地面积从1973年的13.9km2扩张为2009年的39.3km2，增加2.8倍，可见该入湖口年挟沙量也比较大，使河口不断向前延伸。
（3）其他入湖口。根据表4，其他入湖口滩地整体变化较小，例如赣江南支、抚河和信江累计增加约12.1%，饶河增加9.3%，其主因一方面与入湖径流较小、上游来沙少有关，另一方面与人工影响因素有关。例如，抚河通过焦石闸将大部分流量引入赣抚平原灌区，各流域开展水土流失保护措施，以及修建控制性工程拦截大部分来沙等。
4 演变结果影响因素分析
4.1 自然因素
4.1.1 来水来沙条件
河流的下游水流流速没有上游急，使上游挟沙在下游或入湖口处沉淀淤积，尤其发生水浸时，泥沙在河的两岸或湖区沉积，促使入湖口滩地不断向前延伸，河口的淤积会形成三角形堆积体，或由径流形成扇形的冲积扇。
4.1.2 地转偏向力
地转偏向力来自地球上物体运动所具有的惯性，受地球自转体系影响，北半球对河流运动产生的偏向力指向其运动方向的右手边。1995年甘本根曾提出抚河河道变迁的特性之一是东移性，在下游分流河的右支多为主流，左支多为支流，地势产生高低之差，表现为西升东降［6］。本次研究在信江新渡村河段见图5（a）、修河艾城上游的西门窑河道，见图5（b）、饶河昌江南汊等均发现类似现象。
4.1.3 河床地貌和河流动力
五河尾闾属于冲积平原地貌，在弯道段河流保持惯性前行。受离心力影响，凹岸流速快，冲积地貌质地松散，易受淘刷；凸岸流速慢易产生淤积，造成边滩发育，使河流弯曲度更大。如抚河李家渡段左岸为堆积河岸，右岸多为侵蚀河岸；下邹村段呈左岸为凹岸、右岸为凸岸的河道形态，河流弯曲度变大趋势明显，见图6（a）。
图5 信江新渡村河段、修河西门窑河段
图6 1973—2009年抚河下邹村段、梁家坊段岸线比对
4.2 人为因素
4.2.1 修建堤防
20世纪以来，江西省在五河尾闾、环鄱阳湖区修筑了大量圩堤，束窄了河道变化，例如1976年赣江南支堵塞吉里河，将黄湖联圩、三集圩、义成圩、五丰圩并成蒋巷联圩，使赣江南支河道基本稳定。
4.2.2 河道采砂
河流采砂是影响河道变化的一个重要影响因素。如修河三角乡段1993年后经采砂后河道展宽；赣江南昌段从20世纪70年代开始大量采砂，使采砂段流水旁向侵蚀，河道展宽。
4.2.3 航道疏浚
根据影像分析和现场调查，赣江中支扬子洲段经航道疏浚，由1973年的弯曲河道变为顺直型。抚河梁家坊与兴隆段间航道疏通后，河型变化明显［见图6（b）］。
4.2.4 水利水电工程
五河干流电站水库的蓄水对下游河道变化影响较大，由于大坝上游推移质泥沙被拦蓄，流域悬移质来沙大部分落淤在库中，使下游泥沙含量减少，使河床清水下切，两侧冲刷加强。如1975年修河柘林水库建成，水库拦住了从上游下来的泥沙［7］。
4.2.5 水土保持和植树造林
由于五河水土流失的改善，鄱阳湖含沙量及五河淤积均有所减少，2000年时进入鄱阳湖泥沙量由1994年的5000万t减少到2400万t［8］。例如影像显示，抚河渡头乡的河道边滩在20世纪70年代时期还是沙滩，现已种有大面积的植被。
4.2.6 经济社会用水
社会经济的发展对水资源的需求不断增长，用水的增加会对河道径流产生一定的影响。
5 结语
本文研究并收集了40年来五河尾闾枯水期的遥感影像，通过定量和矢量图叠加，分析了近枯水期鄱阳湖五河入湖口演变规律特征。研究分析结果如下：
（1）通过计算1973—1984年、1984—1993年、1993—2004年和2004—2009年4个时间段的岸线摆幅和速率，发现尾闾河道岸线的摆动主要是左岸后退，段内赣江多处典型岸线年平均变形强度曾达30m以上。
（2）河道变化的特征主要表现为：赣江尾闾向北移，并伴随河段顺直；抚河尾闾河道东移、洲滩淤增，汊道河段演变反复；信江尾闾略朝北移，河段断流；修河尾闾局部河段向北移，洲滩变化反复；饶河尾闾相对河型变化不大；入湖口河口淤高、湖岸线向湖中心推进。
（3）由于河道尾闾与入湖口演变同时受自然和人为因素的综合影响，来水来沙条件、地转偏向力以及地貌条件使得大部分尾闾河道向右岸偏移。
（4）修建堤防、河道采沙、航道疏浚、水利工程、水土流失等人为活动，会对五河河道造成河道淤塞、河道顺直、河流面减少等多种影响。根据本研究分析，人为因素占比更大。
参考文献
［1］雷声，张秀平.基于遥感技术的鄱阳湖水体面积及容积动态监测［J］.水利水电技术，2010（10）.83-86.
［2］朱立俊，韩玉芳.鄱阳湖赣江尾闾淤积特性及对防洪的影响［J］.河海大学学报，2000（28）.79-83.
［3］陈龙泉，况润元，汤崇军.鄱阳湖滩地冲淤变化的遥感调查研究［J］.中国水土保持，2010（4）.65-67.
［4］雷声，张秀平.鄱阳湖湿地植被秋冬季变化多源遥感监测分析［J］.人民长江，2011（11）.60-63.
［5］甄广峰.信江河道岸线资源利用现状分析与规划研究［J］.中国水运，2012（1）.40-42.
［6］甘本根.抚河河道的变迁［J］.抚州师专学报，1995（1，2）.71-77.
［7］李友辉，熊焕淮.修河干流大中型水利工程对环境的影响［J］.江西水利科技，2005（4）.225-230.
［8］胡振鹏.鄱阳湖流域综合管理的探索［J］.气象与减灾研究，2000.29（2）.1-7
[1]：本文发表于2013年。