鄱阳湖水利调控对湖区典型丰枯水年水动力水质影响研究

杨中华，朱政涛，2，槐文信，白凤朋

（1.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2.浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

1 研究背景

鄱阳湖是中国最大的淡水湖，湖区面积达3150 km2，位于长江中下游南岸，湖区主要承纳“五河”来流（赣江、抚河、信江、饶河、修河），来流经鄱阳湖主湖区调蓄后由北部狭长入江水道汇入长江。近十年来，鄱阳湖已经连续多年出现了枯水期水位降低、枯水天数增加，低水位时间提前等不利情况，这些现象都影响到湖区原有的水文节律。近年来，针对鄱阳湖的水文情势演变规律及成因分析开展了大量的研究，长江上游大型水利工程的修建、湖区上游来水来沙条件变化以及采砂等因素被视为导致鄱阳湖水文情势变化的主要因素［1-3］。为了确保鄱阳湖能维持“一湖清水”，江西省政府提出兴建鄱阳湖水利枢纽工程的方案，以此实现湖区生态与周边社会经济的和谐发展。拟建的鄱阳湖水利枢纽工程是Ⅰ等大（1）型水利工程，由开放式全闸结构组成，位于湖区北部的狭长入江水道（29°32′N，116°07′E），工程距上游星子县城约12 km，至鄱阳湖入江口约27 km。枢纽工程建设的基本理念是：建闸不建坝，调枯不调洪，拦水不发电，江湖两利，动态调控。每年汛期（4—8月）枢纽工程闸门全部保持打开状态，此时江湖连通；枯水期（9月—次年3月）坚持生态保护与综合利用相结合的原则，根据当年实际水情对湖区水位进行动态调控，保证枯季鄱阳湖湖区能维持在一个相对稳定的水位。江西省鄱阳湖水利枢纽建设办公室在2013年6月初步拟定了鄱阳湖水利枢纽工程规划调度方案［4］。

鄱阳湖水利枢纽兴建后，势必会导致湖区水流条件的变化［5］，进而影响到湖泊生态系统，所以探讨拟建鄱阳湖水利枢纽工程对湖区水文水动力的影响是十分必要的［6-13］。通过对水文水动力的研究，可以进一步分析枢纽工程对鄱阳湖湖区水环境质量可能产生的影响。胡春宏等［6］对枢纽工程对水资源、防洪、湖区水环境、鱼类影响、工程闸门型式、水位调度方案等方面的影响进行了初步研究，明确了兴建枢纽工程需考虑的各方面内容；赖格英等［7-8］采用EFDC模型建立了鄱阳湖湖区二维模型，对工程前后的水位流场和湖区换水周期进行研究；胡春华等［9］采用EFDC模型模拟了枢纽工程运行前后湖区氮磷营养盐的变化特征；杜彦良等［12］模拟预测了在现状外部边界和现状污染负荷条件下，3种不同运行方式下鄱阳湖湖流的时空形态相应发生的变化和相应水质变化；洪峰等［10］对工程可能对浮游生物、底栖生物、水生植物、鱼类及珍稀生物的影响进行了分析和探讨，认为枯水期湖区蓄水有利于鱼类资源可持续发展和生态环境保护；齐述华等［11］从鄱阳湖形态的历史演变和鄱阳湖越冬候鸟生境保护的角度，探讨鄱阳湖水利枢纽工程的水位调度方案，提出枯季工程调控水位不宜超过12 m；李云良，姚静等运用采用MIKE21软件，定量研究了鄱阳湖天然状态下不同季节湖区换水周期和示踪剂传输时间的空间分布。由于鄱阳湖枢纽工程尚在论证阶段，规划调度方案尚未确定，所以分析不同规划调度方案对湖泊水文水动力的影响是有意义的，本文利用浅水方程和对流输运方程构建鄱阳湖二维水流水质耦合模型，在鄱阳湖水利枢纽建设办公室提出的工程规划调度方案基础上，分析了枢纽工程对典型丰枯水年全年水流特征的影响，并从定量上研究了枢纽工程兴建后湖区水力滞留时间和示踪剂传输时间的变化，揭示湖区污染物随水流变化的迁移规律，为今后鄱阳湖湖区水质、水环境规划和水生态管理维护提供一定的科学参考。

2 模型基本原理

2.1 二维水流水质控制方程二维水流水质控制方程分别由浅水方程和对流输运方程组成，其守恒型格式为：

式中：η表示水位；h表示水深；u，v表示x，y方向流速；分别表示x，y方向的单宽流量；代表单位体积某组分污染物的量，C表示某污染物的浓度，是一个标量；D表示某组分污染物不同方向的扩散系数，在各项同性介质中Dxx=Dyy=Dxy=Dyx=D；QL表示旁侧入流；Szb为底坡项；Sfric为河床摩擦阻力；n为曼宁系数。

2.2 数值求解方法对于非结构网格（见图1），将式（1）转化成在单元网格中的积分形式，利用高斯定理，可以得到有限体积法（FVM）的基本方程：

图1 非结构网格控制单元

对控制单元取平均后，可以得到有限体积法的半离散方程为：

式中：对非结构网格，以三角网格为例，i表示单元编号；k表示边界在某一单元中的编号；L表示对应边的长度；表示第i个单元的第k个边界的法向数值通量；Si表示第i个网格的源项。

式中：Tn及分别表示对应边界的旋转矩阵及其对应的逆矩阵；为守恒量U投影到外法向得到的矢量，其分量分别沿着边界的法向和切向；Δt表示计算时间步长。

将式（3）中的守恒量U的时间导数采用向前差分，最终得到经旋转变换后水流方程和对流扩散方程的微分守恒形式：

本文使用集成污染物对流项的HLLC近似黎曼算子耦合求解水流方程及水质方程的对流通量，黎曼解的形式如下：

式中UL和UR分别表示单元边界左侧及右侧的黎曼守恒量。

3 水动力模型参数率定

3.1 计算范围及网格布置综合考虑河势、工程研究内容以及水文资料等方面因素，平面二维鄱阳湖水流水质耦合模型计算范围为整个鄱阳湖湖区，模型进口边界是上游五河来流，出口边界是湖口水位。模型共11个进口，分别是修河，对应水文站为虬津站和万家埠站；赣江（赣江主支、赣江北支、赣江中支、赣江南支），对应水文站为外洲站；抚河（抚河北支、抚河南支），对应水文站为李家渡站；信江（信江西支、信江东支），对应水文站为梅港站；饶河（乐安河、昌江），对应水文站为虎山站和渡峰坑站。

本文二维计算网格采用三角形网格，其主要优点在于能够很好的模拟自然边界和水下地形，同时便于控制网格密度，易作修改和适应性调整。鄱阳湖湖区地形采用2010年实测地形资料，湖区网格节点总数为9272，单元总数为17 017，单元边长从100 m到1500 m不等。湖区地形及网格布置参见图2。

3.2 边界条件采用1998年全年实测水流过程资料对模型进行验证，能够完整模拟鄱阳湖在高、低水位下的水流特征。模型进口边界主要根据“五河”来流量的时间序列给出，其中赣江分4条支流入湖，由于赣江下游四支流水资源分配年内变化极大，本文选择赣江多年平均流量下四支流分流比为代表性分流比，主支流量占比50%，其余3条支流占比50%；抚河分南北两支入湖，北支流量占比60%，南支占比40%；信江分东西两支入湖，流量占比均为50%。模型出口边界则根据湖口水位的时间序列设定。

图2 鄱阳湖湖区地形及计算网格

3.3 水位验证图3是星子、都昌、棠荫、康山4个湖区水文站的年水位过程验证图。

图3 鄱阳湖水动力模型率定（时间自1988年1月1日起）

模型的参数率定时期选取1998年1月1日—1998年12月31日，该时段完整地包括了鄱阳湖湖区的丰、枯水期，有利于同时反映建立的模型在丰、枯水期间的模拟效果，使得率定所得参数更加可靠。湖区网格初始水位均为20 m，流速为0，为了更好地反映1998年1月1日实际来流过程，模型有60 d的预热过程，实际计算时间为1997年11月1日—1998年12月31日。采用分布式糙率方法根据湖底地形高程进行糙率赋值，最终通过水位率定得到鄱阳湖湖区糙率在0.016～0.022区间内，各水文站水位误差分析结果参见表1。

表1 模型验证误差分析

4个湖区水文站验证点的水位平均误差在-0.49～0.02 m之间，绝对误差在-0.50～0.02 m之间，水深相对误差在-2.6%～12.0%之间，水位RMS误差在0.35～0.84之间，Nash-Sutcliffe效率系数在0.894～0.988之间，其中星子、都昌、棠荫这3个验证水文站水位率定情况相对较好，其Nash-Sut⁃cliffe效率系数均在0.95以上，而康山站误差相对较大。初步分析可能原因是康山站附近局部地形多变，现有模型网格的分辨率未能很好地反映康山站附近的实际地形变化情况，在地形插值后，原有的深窄主槽受周边较高滩地的影响地形被抬高，枯季部分水流从滩地过流，水位降低，影响了模型的计算结果。

4 工程兴建后湖区水动力水质模拟

根据鄱阳湖水利枢纽工程规划调度方案，研究丰、枯水年枢纽工程对鄱阳湖水位及流速的影响，对1983—2012年共计30年的“五河”来流进行统计分析，结果见表2。2010年年均流量为5515.9 m3/s，在选取的30年中位居第2，仅次于1998年，2011年年均流量为2242.8 m3/s，位居第30。因此选取2010、2011年为典型丰、枯水年，将“五河”来流过程及湖口实测水位过程分别作为模型的进、出口边界条件，对枢纽处网格的边界条件加以控制，当枢纽工程处水位高于调度方案水位时，该处边界设置为开边界，当该处水位小于调度方案水位时，将该处边界设置为固壁边界，模拟鄱阳湖湖区蓄水过程。模型的干湿判断参数为0.01 m，模型在参数率定和模型模拟中均采用自适应时间步长以提高计算效率。

表2 1983—2012“五河”来流年均流量统计 （单位：m3/s）

4.1 丰、枯水年湖区水文水动力变化对水动力的研究主要包括了水位、流速、水资源量3个方面。

4.1.1 水位变化 分别对这两年水利枢纽工程修建前后全年365 d湖区水流进行模拟，选取星子、都昌、棠荫、康山4个水文站作为典型水文站，研究丰、枯水年枢纽工程修建后湖区水文水动力条件变化。

鄱阳湖湖区以松门山为界分为南北两个区域，南部水域为主湖区，湖面面积宽广，北部水域则为狭长的入江水道。图4是各水文站在工程修建前后的水位对比，根据规划调度方案，每年的3月底—8月底（90～243 d）是江湖连通期，可以看出在该时间段各水文站的水位都基本不变，体现了江湖连通的特点。丰水年汛后湖区水位仍然处于一个较大的值，在枢纽蓄水期和三峡水库蓄水期间，湖区水位较高，江湖连通，故枢纽工程基本不影响湖区水位；而在补偿调节期和低枯水期间，由于枢纽工程在该期间保持10～11 m的控制水深，星子站平均水位提升了约1.49 m，都昌站平均水位提升1.28 m，棠荫站平均水位提升0.70 m，康山站平均水位提升0.07 m。枯水年汛后湖区水位较低，在枢纽蓄水期和三峡水库蓄水期间，湖区水位低于枢纽工程节制水位，星子站平均水位提升约1.88 m，都昌站平均水位提升1.72 m，棠荫站平均水位提升1.43 m，康山站平均水位提升0.65 m；而在补偿调节期和低枯水期间，星子站平均水位提升约1.86 m，都昌站平均水位提升1.62 m，棠荫站平均水位提升约0.96 m，康山站平均水位提升约0.09 m。水利枢纽工程的修建的确有利于改善湖区枯季低水位现状，且对鄱阳湖水位的影响满足由北向南逐渐减小的规律，同时枯水年水利枢纽工程对湖泊水位抬升的变幅值和持续时间均高于丰水年。

图4 鄱阳湖水利枢纽工程修建前后年水位变化（自1月1日起）

4.1.2 流速变化 为了直观了解枢纽工程对湖区流速的影响，分别研究丰枯水年春分、夏至、秋分、冬至工程前后的湖区流速变化。丰水年夏至、秋分江湖连通，工程前后流速基本不变，所以这里给出春分、冬至工程前后流速变化图，见图5（a）（b），春分时枢纽工程上游湖区流速最大减小0.119 m/s，流速影响主要集中在枢纽至都昌站区间内，流速减小0.01～0.1 m/s，再往南湖区流速基本保持不变，局部区域流速减小约0.01 m/s；冬至时枢纽工程上游流速以减小为主，局部区域流速增加，最大减小值和最大增加值分别为0.704 m/s和0.113 m/s，在湖区主槽区域，流速以减小为主，在都昌站和棠荫站附近都有减小值大于0.2 m/s的区域，流速增加主要位于棠荫站附近的滩地区域，且增加值一般在0.1 m/s以内。枯水年夏至位于江湖连通期，湖区流速基本不变，故只对春分、秋分、冬至时的湖区流速变幅进行分析，见图5（c）（d）（e），春分时枢纽工程上游湖区流速最大减小1.07 m/s，最大增加0.117 m/s，流速影响主要集中在枢纽工程至棠荫站区间内，河道主槽流速减小0.01～0.2 m/s，局部滩地区域流速有所增加，且增加值基本上在0.1 m/s以内；秋分时，由于工程前湖口水流倒灌进入湖区，所以工程前后流速变化较为复杂，其中北部入江水道基本均表现为流速增加，主槽流速增幅均在0.2 m/s以上，主湖区流速也以增加为主，滩地流速增幅基本上在0.1 m/s以内，都昌站至康山站区间内主槽流速有所减小，减小值在0.1～0.2 m/s以内；冬至时工程上游湖区流速最大减小1.40 m/s，最大增加0.10 m/s，流速影响主要集中在枢纽工程至康山站区间内，河道主槽流速减小值在0.01～0.2 m/s，局部滩地区域流速有所增加，且增加值基本上在0.1 m/s以内。

丰枯水年湖区局部区域流速增加的主要原因可能是由于枢纽工程作用下，湖区水位抬升，原先枯季不过水的滩地区域又有水流经过，相较于工程前流速增加。在丰水年，枢纽工程对流速的影响主要集中在枯水期，且湖区水位越低，枢纽工程对湖区流速的影越大；而在枯水年，除了江湖连通期，枢纽工程对鄱阳湖湖区影响一直存在，且枯水年湖区流速变幅值和工程影响持续时间均远大于丰水年。

图5 湖区流速变化等值线图

4.1.3 水面面积、水量变化 图6是工程前后鄱阳湖湖区水面面积及水量变化图，江湖连通期水面面积不变。在枢纽蓄水期和三峡水库蓄水期间，丰水年湖区水位较高，不用发挥枢纽工程蓄水功能即可满足湖区水位要求，江湖连通，工程前后水面面积不变；枯水年汛后湖区水位较低，在枢纽工程控制下，湖区水位升高，水面面积随之增加，枢纽工程兴建前水面面积均值为2236.3 km2，工程兴建后水面面积均值为2791.4 km2，水面面积增加约24.8%。在补偿调节期和低枯水期间，丰水年枢纽工程兴建前水面面积均值为2143.3 km2，工程兴建后水面面积均值为2470.8 km2，水面面积增加约15.3%；枯水年枢纽工程兴建前水面面积均值为1930.4 km2，工程兴建后水面面积均值为2371.3 km2，水面面积增加约22.8%。

图6 湖区水面面积及水量变化（以0.01m为临界水深）

与水面面积规律相同，江湖连通期水量同样保持不变。在枢纽蓄水期和三峡水库蓄水期间，丰水年工程前后湖区水量不变；枯水年汛后湖区水位较低，在枢纽工程控制下，湖区水位升高，湖区水量随之增加，枢纽工程兴建前水量均值为33.7亿m3，工程兴建后水量均值为56.9亿m3，水量增加约68.8%。而在补偿调节期和低枯水期间，丰水年枢纽工程兴建前湖区水量均值为32.9亿m3，工程兴建后湖区水量均值为42.5亿m3，湖区水量增加约29.2%；枯水年枢纽工程兴建前水量均值为24.4亿m3，工程兴建后水量均值为37.6亿m3，湖区水量增加约54.1%。

4.2 水力滞留时间模拟湖泊换水能力有诸多定义方式，如水龄、换水周期和水力滞留时间等［15］，本文采用水力滞留时间和示踪剂传输时间从定量上研究鄱阳湖的换水能力。

本文使用Takeoka在1984年提出的水力滞留时间τ的计算公式［16-17］，在介绍水力滞留时间之前，首先引入剩余函数概念，对于每一个单元，剩余函数可以表示为，其中表示单元浓度初值。水力滞留时间τ的计算公式如下：

在对湖库类水体污染物输移的模拟过程中，一般将其水体污染物的稀释过程视为指数型分 布［18-19］：

模拟选用2010年和2011年五河水流和湖口实测水位作为上、下边界条件，分别研究丰、枯水年鄱阳湖水利枢纽工程对湖区水力滞留时间的影响。利用所建立模型对湖区全部网格添加浓度为1 kg/m3的保守型示踪剂，来流浓度值设为0，下边界为自由出流边界。模型以星子站为典型位置，示踪剂添加时间分别设定为当年的春分、夏至、秋分、冬至，将水动力计算得到的各季节流场信息作为模型初始水流条件，研究4个季节下星子站在建闸前后的水力滞留时间变化。

图7是丰、枯水年星子站在枢纽工程兴建前后的各季节浓度变化曲线，枢纽工程兴建后星子站浓度曲线大体上呈指数型式衰减，湖区物质输运时间延长。丰水年春分工程前后水力滞留时间基本相同，均为3 d，枢纽工程对浓度曲线稍有影响，且主要发生在3 d以后；夏至位于枢纽工程的江湖连通期，工程前后浓度曲线不变，丰水年上游来流很大，湖区整体流速较大，物质输运较快，此时星子站水力滞留时间为2 d；秋分时，汛后水位较高，不用发挥枢纽工程蓄水功能即可满足湖区水位要求，江湖连通，因此工程前后浓度曲线不变，加之汛后上游来流小，湖区整体流速较小，水力滞留时间为10 d；冬至时，在枢纽工程10～11 m节制水位作用下，水力滞留时间由2 d增加到3 d，并在5 d之后浓度曲线有较明显变化。枯水年春分在枢纽工程作用下，星子站水力滞留时间由1 d增加至3 d；夏至位于枢纽工程的江湖连通期，工程前后浓度曲线不变，枯水年上游来流较小，湖区整体流速较小，因此物质输运速度比丰水年同期慢，此时水力滞留时间为9 d；秋分情况较为特殊，由于枯水年秋分时湖区水位较低，工程修建前湖口水位低于长江干流水位，江水倒灌进入湖区，所以前8 d浓度曲线较缓而在8～10 d浓度骤降，在10 d以后浓度又有所增加，水力滞留时间而言，工程前后相差不多，均在8～9 d；枯水年冬至时湖区水位较低，湖区“河态”特征明显，河道流速较快，枢纽工程蓄水后，水位抬高，湖区流速明显减小，物质输运速度减慢，因此工程后浓度曲线明显比工程前缓，工程兴建后水力滞留时间由1 d增加至9 d。赖格英等［8］发现水利枢纽工程对湖区换水周期作用明显，丰、枯水年湖区换水周期分别增加1.9 d、3.2 d。本文已有研究成果表明枢纽工程对湖区水里滞留时间作用同样明显，且枯水年工程后水里滞留时间增幅值同样高于丰水年数值。

总的来说，枢纽工程的兴建抬升了湖区水位，减小了南北水面比降，湖区流速降低，势必会使得湖区的物质输运减慢，因此水力滞留时间增加。以星子站为例，丰水年工程前后水力滞留时间变化较小，影响一般在1～2 d；枯水年工程前后水力滞留时间变化较大，影响一般在2～9 d。同时工程兴建后枯水年水力滞留时间一般高于丰水年同期数值。

图7 工程前后星子站浓度变化曲线

4.3 示踪剂传输时间模拟示踪剂传输时间一般定义是某一种保守示踪剂从其投放位置至某一观测位置出现浓度峰值所需要的时间。示踪剂传输时间模拟同样选用2010年和2011年五河水流和湖口实测水位作为上、下边界条件。湖区全部网格初始浓度设为0，在主湖区东、西、南各选取代表性网格，添加浓度值为1 kg/m3的保守型示踪剂，来流浓度值设为0，下边界为自由出流边界，取星子站作为观测位置，示踪剂投放时间分别设定为当年的春分、夏至、秋分、冬至，将水动力计算得到的各季节流场信息作为模型初始水流条件，研究不同投放位置四个季节建闸前后的示踪剂传输时间变化。

图8是示踪剂代表性投放点位置，即P1、P2、P3，图9是各投放点工程前后示踪剂传输时间。模拟结果表明P1—P3的示踪剂传输时间在季节变化上有较大差异。丰水年枢纽工程兴建前，春季主湖区示踪剂传输时间为3～6 d，夏季主湖区传输时间为2～27 d，秋季主湖区传输时间为11～22 d，冬季主湖区传输时间为4～6 d。春冬季节情况类似，二者均位于枯水期，湖区呈“河态”，湖面南北比降较大，水流流速较大，因此P1—P3传输时间较短；夏季位于丰水年汛期，上游“五河”来流很大，湖区整体流速较大，P1、P2传输时间较短，但是P3处示踪剂运动路径发生了变化，在水流的作用下部分示踪剂在湖区东北角集聚，该区域原有水流流速较小，极大地影响了示踪剂的输移，因此相对于其他两个投放点，P3的传输时间显著增加；秋季处于汛后，湖区水位相对较高而上游来流相较于汛期又明显减小，因此湖区整体水流流速较小，导致示踪剂的对流输运过程也相对迟缓，示踪剂到达星子站的传输时间较长。就空间3个释放点而言，P1投放点位于赣江主支入口，距离星子站较近，示踪剂沿主河道的水流运动路径较小，加之赣江来流一般较大，所以在3个投放点中P1的示踪剂传输时间在各季节均是最小的。丰水年春分时湖区位于涨水期，水位略低于枢纽控制水位，因此工程对各点示踪剂传输时间的影响基本在1d以内；夏至位于江湖连通期，工程不发挥作用，各点示踪剂传输时间均保持不变；秋分位于汛末，由于丰水年汛末湖区水位高于枢纽工程节制水位，江湖连通，各点示踪剂传输时间均保持不变；冬至位于枯水期，水位较低，枢纽工程对水位的节制作用十分明显，湖区南北水面比降减小，流速也相应减小，因此各点示踪剂传输时间均有所增加，增加值为1～9 d，且距星子站越远，增加值越大。

图8 示踪剂代表性投放点位置

图9 各代表性投放点工程前后示踪剂传输时间

枯水年枢纽工程兴建前，春季主湖区示踪剂传输时间为5～8 d，夏季主湖区示踪剂传输时间为9～20 d，秋季主湖区示踪剂传输时间为9～20 d，冬季主湖区示踪剂传输时间为3～6 d，从整体上来看，枯水全年湖区示踪剂传输时间略高于丰水年值。春冬季节湖区水位较低，平面上呈现“河态”，湖面南北比降较大，水流流速较大，因此P1—P3示踪剂传输时间较短；夏秋时期，湖区水位相对较高而枯水年份上游来流较小，因此湖区流速较小，示踪剂的对流输运过程也相对迟缓。空间不同释放点的运动规律与丰水年基本保持一致。枯水年春分时湖区位于涨水期，水位略低于枢纽控制水位，因此工程对各点示踪剂传输时间的影响基本在1 d以内；夏至位于江湖连通期，工程不发挥作用，各点示踪剂传输时间均保持不变；秋分位于汛末，由于枯水年汛末水位低于枢纽工程节制水位，工程对各点示踪剂传输时间的影响基本为2～6 d；冬至位于枯水期，水位较低，枢纽工程对水位的节制作用十分明显，湖区南北水面比降减小，流速也相应减小，各点示踪剂传输时间均有所增加，增加值为14～20 d。总体上看，枯水年份湖区各点示踪剂传输时间略高于丰水年各点示踪剂传输时间，同时枯水年工程后示踪剂传输时间增幅值也高于丰水年工程后同期数值。李云良，姚静等通过模型计算得出工程前湖区示踪剂传输时间介于4～32 d，且夏秋的传输时间均高于春冬的传输时间。本文工程前示踪剂传输时间在2～27 d，且同样夏秋值高于春冬值，这也能说明本文计算结果的可靠性。

5 结语

本论文的主要研究工作是基于Godunov有限体积法建立了非结构网格条件下二维浅水水动力水质耦合数学模型，选取典型丰、枯水年“五河”来流条件研究鄱阳湖水利枢纽工程对湖区水流的影响，研究内容包括了水动力模型、水力滞留时间和示踪剂传输时间模型，为今后进一步定量分析湖区污染物的迁移转化规律和建立湖泊湿地生态模型提供必要的基础。主要研究结论如下：

（1）枢纽工程的修建的确会导致湖泊水位的抬高，且对鄱阳湖水位的影响满足由北向南逐渐减小的规律。丰水年湖区水位较高，夏至、秋分时湖区水位不受枢纽工程影响；枯水年湖区汛后水位较低，所以秋分时湖区水位也受到工程影响。总的来说枯水年水利枢纽工程对湖泊水位抬升的变幅值和持续时间均高于丰水年同期数值。

（2）与水位变幅相同，丰水年夏至、秋分时和枯水年夏至湖区流速不受枢纽工程影响，除枯水年秋分工程前发生倒灌现象情况特殊外，其余时间均满足枢纽工程兴建后，平面深槽流速减小，局部滩地区域流速则有所增加，湖区整体流速减小。

（3）丰水年汛后湖区水位较高，江湖保持连通，故工程前后湖区水面面积、水量基本不变；而在枢纽工程作用下，补偿调节期和低枯水期间的水面面积增加15.3%，水量增加29.2%。枯水年汛后湖区水位较低，在枢纽工程控制下，湖区水位升高，水面面积和水量随之增加，其中水面面积增加24.8%，水量增加68.8%；而在补偿调节期和低枯水期，水面面积增加22.8%，水量增加54.1%。与丰水年相比，枯水年湖区水面面积、水量变化的持续时间更长，增幅更大。

（4）以星子站为研究站点，研究其丰、枯水年四季浓度曲线变化，在枢纽工程兴建后，丰水年水力滞留时间增幅一般在1～2 d，枯水年水力滞留时间增幅一般在2～9 d，枯水年水力滞留时间受到枢纽工程的影响更大。

（5）对于选定的各示踪剂代表性投放点，丰水年工程修建后示踪剂传输时间增加值为1～9 d，枯水年工程修建后示踪剂传输时间增加值为1～20 d，可见与水力滞留时间相同，枯水年示踪剂传输时间受到枢纽工程的影响更大，湖区物质输运过程明显减慢。

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