长江中下游圩垸水环境现状、成因和治理

王丹阳　汤显强　丁惠君　李艳红　李志威

摘要：长江中下游圩垸是重要的粮食生产基地和人口聚集区，也是重要的湿地资源，但其水环境却面临氮、磷等营养盐超标的富营养化问题。通过历史数据收集结合原位采样数据，系统梳理现有圩垸水体富营养化的研究，分析了圩垸水环境现状和成因。结果表明：圩垸水体中氮污染较磷污染更严重，湖泊、坑塘营养盐浓度明显高于沟渠、河道，下游太湖、巢湖圩垸富营养程度高于中游洞庭、鄱阳两湖；
圩垸水环境演变以20世纪80年代和1998年洪水为节点，可以分为3个阶段；
防洪和用水活动通过削弱圩垸内外水文连通和内部水体间纵、横和垂向连通影响圩垸水环境；
主动蓄洪、建设环境水库，是协调圩垸水环境与水灾害、水资源关系的有效方法。研究成果可为促进圩垸水环境治理提供参考。

关 键 词：圩垸；

水环境；

富营养化；

水文连通；

长江中下游

中圖法分类号：
X52 文献标志码：
ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.003

0 引 言

长江中下游居民沿河、湖筑堤，圈起低地肥沃淤积土垦田，通过泵站、涵闸引入外河（湖）水灌溉农田、供给生活，形成圩垸。圩垸拥有原自然河道（湖泊）、稻田、鱼塘、沟渠和季节性积水洼地等多种水体，各水体彼此连通，并由涵闸和泵站控制与外部河（湖）水交换。圩垸不仅是重要的粮食生产基地和人口聚集区，也是发挥重要生态服务功能的湿地资源。

圩垸诞生伊始就面临水资源利用与水旱灾害的矛盾。圩垸汛期水量过多，受外洪内涝威胁，堤坝建设侵占河道行洪面积，抬高洪水水位，延长洪水过程，增加溃坝、决口频率，造成经济损失。为抵御洪水，圩堤不断加高，随河道进一步淤积，形成“水涨-堤高-水再涨-堤再高”恶性循环［1］。当汛期外河（湖）水位超过圩垸内水位时，内部积水受顶托难以排出，低地农田滞留渍水，淹死作物。与汛期相反，圩垸在枯水期往往水量短缺，秋冬季外河（湖）水位快速下降甚至断流，涝旱急转，涵闸难以提水，圩内用水受限［2］。

除了水资源利用与水旱灾害的矛盾，圩垸水环境问题也逐渐凸显。受农田鱼塘施肥和生活污水排放影响，加之圩堤阻隔内外水体交换削弱自净能力，氮、磷等营养盐在圩垸内各类水体中累积造成富营养化，是当前圩垸最主要的水环境问题［3-5］。圩垸水环境问题与水资源利用、水旱灾害联系密切。水质恶化对水资源质量的影响显著，水旱灾害防治和不当的水资源利用方式也同时威胁圩垸水环境。防洪圩堤将天然河流隔断，改变了原有水系连通状态，通过涵闸、泵站，人为控制圩垸内外水和溶质交换，使内水流速下降，停留时间延长，增加河渠、坑塘等水体中底泥营养盐向上覆水的释放［5-6］。在水灾害、水资源、水环境问题的交织下，圩垸已不仅是防洪短板，还成为经济洼地和环境薄弱区。

目前对于圩垸水灾害、水资源问题已有较多关注，但对水环境问题，尤其是营养盐过剩导致的富营养化问题还缺少系统研究。已有学者在次降水事件（1～10 d）到多年（2～5 a）的时间尺度上采样监测，积累了一些圩垸内水体水质数据，并开展了模拟分析，但目前尚未全面掌握圩垸水环境状况，也未探明圩垸水环境演变的关键驱动因素。重要的是，尽管水环境与水灾害、水资源密不可分，但研究却相对孤立：防洪策略选择（如确定最优水面率）和水资源配置未兼顾水环境需求；
水环境治理方案（如活水措施）的制定也未考虑防洪和用水背景。对圩垸水环境的研究需要从分散走向系统，从孤立走向整体。为此，本文针对长江中下游圩垸，以现场采样监测结合历史数据，从单个水体到流域的空间尺度、次降水事件到多年的时间尺度上总结当前圩垸水环境状况，探讨其与水灾害、水资源相互作用背景下的演变过程，梳理并提出圩垸水环境治理策略。

1 圩垸水环境状况

数据主要来自中国知网、Web of Science、统计年鉴，以及未公开发表的报告等，少量来自2021年8～12月在鄱阳湖问桂道圩、三角联圩、中洲联圩等圩区的内河、沟渠、湖泊、鱼塘等水体及外河水体的采样。样品采集、保存和测定参照现行国家标准。

1.1 污染物含量及组成

富营养化是圩垸水体的主要环境问题，氮、磷是富营养化的主要因素，绝大多数圩垸水体总氮（TN）、总磷（TP）浓度分别超过1.0 mg/L和0.2 mg/L［3-4，7-10］，劣于地表Ⅲ类水质量标准（见表1），TN超标较TP严重。水体氮磷主要来自农业面源污染，圩垸农业以稻田为主，稻田每年收割后，水稻根茬留于土壤之中腐解，又因稻-稻-肥耕作制度，每年都有绿肥翻入土中，土壤TN含量较高［11］，因此导致在整个长江流域圩垸中，氮的污染状况较磷更严重。

TN以氨氮（NH+4-N）和硝氮（NO-3-N）为主，亚硝氮（NO-2-N）含量较少。NH4∶NO3平均约1.56，在多数圩垸中，氨氮是主要氮形态。圩垸水体存在往下游方向硝氮比重增加、氨氮比重减少的趋势，NH4∶NO3在洞庭湖青山垸约2.86，至下游巢湖王南圩下降至1.66，在近入海口的上下西川圩进一步降至0.79。圩垸与长江干流水体的总氮组成差异明显，干流宜昌至上海段NH4∶NO3平均约0.14，硝氮在绝大多数断面占比超过80%［12］，说明长江流域因自然水系连通被阻断，圩垸与外水交换不畅，虽然内外仅一道圩堤之隔，但营养盐组成的异质性显著。

对圩垸磷形态的研究较少，一般只将其区分为溶解态（DP）和颗粒态（PP）。在非降水期，DP占TP的比重一般大于60%，而降水时PP显著增加，占比从不足40%提高至50%以上［13］。长江中下游圩垸水体磷组成特征与长江干流不同：在干流的宜昌至上海段，汛期和非汛期PP占比均稳定在60%左右［13］，受降水影响小。这种差异一方面反映了水系连通受阻造成的圩垸内外水环境异质性，另一方面也可能与圩垸沟渠、河道形态有关：水浅、岸缓，两岸无水土保持措施，底泥遇强降水易再悬浮，岸土易被冲刷进入水体。

1.2 空间分布格局

圩垸内湖泊、坑塘营养盐浓度明显高于沟渠、河道，沟渠、河道明显高于外部河湖（见表1）。中游洞庭湖、鄱阳湖区，外河TN、TP浓度一般可以达到Ⅲ类水标准，而圩垸内TN、TP浓度则多为劣Ⅴ类。尽管下游巢湖、太湖外河（湖）水质下降，但总体仍优于圩垸内水体。这一营养盐梯度与水系连通影响下的换水周期和自净能力有关。涵闸在洪水时闭多启少，而枯水期因外河水位急剧下降、难以提水，加之圩垸内地势低洼，河渠比降小，流速相对缓慢，增加了底泥氮磷向上覆水的释放时间，同时延长了水体氮磷向圩垸外的输出时间，造成营养盐富集，含量显著高于外河（湖）［5-6］。圩垸内部湖泊、坑塘蓄积雨水，如果积水不威胁耕地、造成渍田，便不急于提排水，甚至会围湖修建“矮子堤”，增加蓄水量，因而相比缓流河渠换水速率更慢，营养盐更易累积［14］。

相同二级流域内，各圩垸间水质差异不大，但二级流域间差异明显，总体呈现自中游至下游氮磷增加、水质恶化的趋势（见表1）。洞庭、鄱阳两湖流域一些圩垸的水体中氮、磷含量甚至优于Ⅱ类水，而巢湖、太湖流域大部分圩垸水体则为Ⅴ类或劣Ⅴ类。

1.3 时间变化趋势

数小时至数天的时间尺度上，圩垸沟渠内氮磷浓度主要受降水和农田排水影响而呈单峰模式，营养盐含量先缓慢增至峰值，后快速下降（见图1）。这反映了溶质以水土为载体，通过地表径流和地下潜流，从陆地向水体的迁移过程。在很多湿地自然河道和人工沟渠的研究中，都曾观测到营养盐浓度随径流增大而先下降后上升的趋势，并将其解释为稀释效应［15］：初期地面以下渗为主，地表和地下径流小，河岸带能够被起动的土壤颗粒少，只有土壤饱和、径流足以携带溶解态和颗粒态溶质进入河道时，河水营养盐浓度才会上升。长江中下游圩垸沟渠未发现稀释效应，这与其形态和水系特征有关：土质渠岸无护坡措施，降水溅蚀使土壤颗粒迅速进入河道；
各级沟渠密布，田面近水，单位土壤或水体由陆地迁移至沟渠的距离短，所需动能少。

关于圩垸水质的月际变化研究较少，已发表文章仅有淮河流域里下河崇凤圩区1.5 a的逐月数据，TN、TP浓度分别在3月和7月出现峰值，但未见明显规律（见图1）［6］。圩垸多年水质变化研究较少，仅一些垸内的大型湖泊有零散的相关监测。如在洞庭湖区大通湖垸，大通湖TN含量在2015，2017，2019年分别为2.38，1.03，1.18 mg/L，TP含量在2017年和2019年分别为0.29 mg/L和0.12 mg/L。由于不同研究的采样时间、位置不同，时间序列数据可比性有限，但总体看，多年来长江中下游圩垸内水质并无明显好转迹象。

2 圩垸水环境演变

圩垸水环境的主要影响来自人类活动，包括不当的耕作及施肥方式、过度围垦内湖降低水面率、防洪筑堤切断水体交换等，这些活动都属于水灾害防治与水资源利用范畴。水环境与水灾害、水资源具有密切联系，圩垸水环境演变归根结底是由水灾害防治和水资源利用活动驱动，而水文连通是驱动媒介。水文连通分为纵向、横向和垂向3个维度，分别表示上下游之间、河岸带和河道之间、地表水和地下水之间水及溶质的邻接与交换［16］。水灾害及其防治和水资源利用活动改变3个维度的连通性，进而影响圩垸水环境演变，大致可分为3个阶段，见表2。

2.1 20世纪80年代前

长江中下游圩垸建设初期选择较高的江湖边地修筑堤防，垦殖高田。此时圩垸规模较小，巴垸众多，堤防虽切断了低等级河道的纵向水文连通，但影响尚微。此后为缩短堤线、减少岁修费用，采用了敞废巴垸、扒口放淤和堵支并流、联圩并垸的措施［17］。这些措施有效减轻了防洪压力，却由于将更多高等级河道圈入圩垸，对水系纵向连通的影响加剧。高等级河道汇水面积更大，更多地表污染物无法直接进入外河，而被汇入垸内水体；
垸内水体被堤坝切断，失去自由换水机会，活水能力下降，并且初期圩垸设置排涝站后，大多不再设通水涵闸，非汛期和非排水时段常形成断头洪，进一步限制内外水体交换（见图2），内河不断接纳垸内面源污染，水质逐渐恶化［18］。

2.2 20世纪80年代至20世纪末

该阶段的长江中下游圩垸防洪和用水基于“四分开、两控制”策略：筑堤建闸、内外河分开；
分级控制、高低片分开；
沟渠配套、排灌渠分开；
调整土地、水旱田分开；
控制圩内水位，春天防渍、汛期防涝；
田间深埋排水暗管，控制地下潜水位［19］。该策略使湖垸农田“灌得进、蓄得住、排得出”，改变了传统大排大灌农田水利，防洪的同时提高了水资源利用效率。

“内外河分开”加固已有堤防工程，进一步削弱了纵向水文连通。在这一阶段，尽管通水涵闸大量建设，但长时间关闭，内水仍无法参与外循环。连通涵闸的输水沟渠沿岸缺乏水土保持措施，近闸门附近也缺乏净水设施（见图3）。尽管一些闸口附近设有栅栏，但只能拦截漂浮垃圾，无法过滤溶解态和颗粒态营养盐，反而易形成回水区造成更严重污染。

“排灌渠分开”规定了纵向水文连通方向。圩垸内、外水体被堤坝和涵闸隔开，相比外部因地势高差而形成的自由水流，圩垸内有独特的水文特征：水流方向不固定，流向、流速受人工启闭的各级涵闸控制［20］。以往垸内灌排不分，高田难以提水灌溉，往往灌了高田却淹了低田［19］。排灌渠分开约束了水流方向，灌渠由外河经涵闸引水通过各级水渠进入田面和鱼塘，排水渠由田面、鱼塘、洼地经各级水渠过涵闸排向外河（见图2）。由于外河水质较好，而田间和鱼塘排水含有大量来自化肥施用和鱼类排泄物的营养盐，排灌分开往往造成营养盐含量沿灌-用-排路径依次升高。

“高低片分开”改变了圩垸内横向水文连通。初期圩垸积水均由低地靠近外河下游的排水渠或河道排出，先排低水再排高水。然而，圩垸积水时外河往往也处在汛期，水位高涨，高水下压顶托，低水难排，也无法腾出空间给高水泄入，使高低田均渍水。为抢排高水、减少排水时间，圩垸沿等高线修建撇洪渠，受纳等高线以上本地山洪，调蓄后不再经由低地排出，而直接撇入外河（湖），实现高水高排［21］。高水高排有效缩短了垸内涝水排出时间，降低了圩垸排水遭遇外河洪水的几率，但高低片分开排水是否有利于水环境，可能取决于地表径流污染物侵蚀携带（e）、河渠水体污染物沉降（d）与底泥污染物悬浮释放（s）的平衡。高水高排缩短了高地地表径流泥沙迁移入河道的距离，减少了水沙对陆面污染物的裹挟，与先汇入低地再排出的方式相比，其总体使进入水体的污染物减少（e1s0），同时减少本身携带污染物的沉降（d1

“水旱田分开”和“控制圩内水位”、“控制地下潜水位”一并调整了圩垸内垂向水文连通。圩垸建设初期无地下水导排措施，雨季积水自表土下渗，抬高地下水位，出现渍田。水旱分开在控制圩内河渠水位的基础上，田间深埋排水暗管，控制地下水位（见图2）。水田（稻作）控制水位低于田面0.8 m，旱田（麦作）低于潜水位0.2 m。一块田对应一条暗管，田无多管、管不串田，以免各田块水层通过暗管互相串联［19］。水旱田分开和地表、地下水位控制的方式有效防止了渍田，并使土壤营养得以恢复，同时削弱了田块之间的污染物随地下水横向交换，而增强了田块内溶质从地表水向地下水的迁移。

随着圩垸内人口聚居和农业发展，水资源利用问题也逐渐凸显并威胁水环境：① 过度围垦内湖，水面率快速下降；
② 农业结构失调，有粮少鱼。前者削弱水体自净能力，后者增加污染来源。15%左右的水面率有助于调蓄洪水和降解污染物［22］；
对长江下游溧阳市圩区的研究进一步发现，30%的农田面积转变为水面时，可分别降低TN、TP浓度6%和35%［23］。然而到20世纪末，大多数圩垸湖泊干涸消亡，水面率已不足10%。污染物源（农田）多而汇（水面）少，必然造成汇的污染累积。农田径流产生的氮磷最多可达垸内排放总量的70%［24］，因而种植业发展导致化肥施用量快速增加，极大加重了圩垸水体的营养负荷。与此同时，沿江经济社会快速发展，用水量迅速上升，大量生产生活废水未经处理直接排入圩内河道，也加剧了水体污染。

2.3 21世纪以来

1998年洪水后，在“平垸行洪、退耕还湖；
加固干堤、疏浚河湖”指导下，长江中下游圩垸防洪改变传统策略，同时生态农业、避洪农业等新型水资源利用方式逐渐兴起，水环境演变进入新阶段。

平退政策拆除闸坝，将一部分圩内水体还于外河（湖），恢复纵向水文连通，改善了原先圩垸水环境。单退圩在一般年份仍开展生产活动，但遇较大洪水时需进水分洪，双退圩平毁现有圩堤，圩内土地不再耕作，还为天然水面［25］。1999～2001年，对洞庭湖青山垸平退前后的水质监测显示：在還湖后的前2 a，原围垦区水体中氮、磷含量虽仍高于天然河湖，但低于未还湖区。随退耕还湖后的多次淹水、退水过程，各项水质指标逐步接近天然水体［3］。

加固堤防通过削弱地下水之间的连通，减少了圩垸内外的污染物交换。圩堤渗漏是防洪的主要问题之一，以往堤身防渗使用黄泥浆，无法根本杜绝渗漏［26］，圩堤内外水位差7～8 m时，单宽渗漏量约0.2～0.3 cm3/（s·m）［27］。1998年洪水后，防渗技术升级，射水造墙、高压喷射灌浆等取得了较好的防渗效果，但也带来了新环境问题。堤基垂直防渗阻断圩垸内地下水与外河（湖）水的交换过程：① 地下水累积营养盐难以排出，向上释放进入地表水；
② 地下水位上升，低田渍水，又大量吸收田间营养盐［28］。对鄱阳湖赣抚圩区大堤的模拟结果显示：截渗墙封闭率从0.75提高至0.90后，地下水总氮浓度由4.95 mg/L上升到6.28 mg/L［29］。由于外水水质优于内水，圩堤加固封闭导致内外渗流减少，使外水难以进入稀释、内水难以排出，加剧了内水污染状况。

平垸还湖和加固堤防的同时，各地纷纷调整圩垸农业布局和种植制度，协调水资源利用方式：① 改制避洪，使作物的重要生育阶段和成熟收获期避开7～8月洪水季；
② 降低种植业比重，增大经济作物面积［30］。此外，圩垸还尝试发展立体、精细种养模式，如内湖植莲养菱、分层养鱼、育珠［31］。农业模式的调整极大提高了水资源利用效率，但对水环境的影响尚不明确。改制避洪或因调整施肥时间而影响年内圩垸水体营养盐浓度变化模式，湖塘高时空密度的种养则可能增加单位水体的营养负荷。

2.4 水灾害-水资源-水环境耦合

圩垸水环境与水灾害防治、水资源利用关联，水资源利用创造污染物聚集热点，水灾害防治控制热点区域的污染物随水沙迁移。如图4所示，当长江中下游圩堤涵闸开启或扒口平圩还湖时，水体沿图中1-2-3路径完成内外水循环，外河补给内水，垸内周期换水，排泄来自5，8，11路径的污染物。一旦涵闸关闭，内外水循环路径被切断、无法闭环，而降水时垸内河道、沟渠、湖面仍源源不断地通过地表和地下径流汇集来自农田、鱼塘等的面源污染，造成污染物在垸内水体富集。若只针对水质改善控制涵闸启闭时机、时长和过水量，则难以顾全防洪需求；
若完全以防洪为目标控制涵闸，则难以调节垸内水质。若压缩生产生活用水及污染排放，则造成经济社会损失；
若放任化肥施用和污废流出，则增加水体污染负荷。可见水环境与水灾害防治、水资源利用之间存在对立关系。此外，水灾害、水资源之间也存在对立关系，如洪水期水量过多、农田渍水，而枯水期却用水不足。因此，三者互为因果，防洪抗涝、利用水资源和保护水环境的目标互相掣肘，往往难以兼顾。

水文连通不仅是圩垸水环境与水灾害、水资源相互作用的纽带，还可能放大垸内水环境的影响范围：高污染负荷的垸内水体在开闸时向外河和下游输送，影响其水质。圩垸水体的污染源汇角色并非一成不变，涵闸关闭时，垸内河渠、湖塘等水体是污染物汇，受纳并累积生产生活污水，而涵闸开启后，垸内水体相对垸内陆面仍是汇，但相对外河和下游圩垸则是源，污染物沿图4中路径3向外河迁移，增加外河污染负荷。由于圩垸沿江分布，各垸内污染物的排放很有可能造成外河污染叠加，影响下游圩垸引水水质。

3 圩垸水环境治理

3.1 已开展的工作

在长期面临长江干支流洪水威胁的背景下，圩垸水环境治理活动应坚持防洪优先的原则。这一原则带来了圩垸水环境治理的第一个困难：为了应对外洪内涝，有时不得不将涵闸关闭而使内水封闭，污染物难以排出；
有时则为了尽快排干田间渍水而开闸泄高浑水，减少了污染物沉降机会。第二个困难来自水资源利用：圩垸已是居住、生产和消费聚集的社会经济综合体，有用水需求并产生排污的产业和人口聚集区多且分散，控制污染源及陆-水迁移途径的难度相当大。第三个困难：当地居民的水环境治理意愿不足，圩垸一旦被淹，排涝防渍、尽可能降低经济损失是农户最迫切的需求，田间污染物的释放易受忽视，且污染释放的负面影响在短期难以察觉，对受纳地的影响大于排出地，难以被重视。

尽管面临诸多困难，对于圩垸水环境仍开展了一些治理工作。

（1） 河道沟渠疏浚清淤。例如，2017年11月，在洞庭湖南汉垸玉成电排渠等4条沟渠中，采用干挖法清淤，明显改善了沟渠水质［9］。清淤后，沉积物-水界面NH4-N和NO3-N通量均有所下降，削减了上覆水中TN和TP浓度。

（2） 恢复水文连通。目前为止对于此治理方式多限于理论分析和模拟研究，实践较少。李悦等［32］在大通湖垸构建二维水动力-水质模型，模拟了连通条件下湖内TN、TP的浓度变化，发现当引水流量为30 m3/s时，对氮、磷的削减效果最好。许晓林等［33］针对下游常熟苏白圩，应用一维河网水动力学模型模拟发现圩内水系结构优化后水体营养盐浓度变化有所下降。

（3） 以防洪为初衷的退耕还湖、平垸行洪。这种治理方式附带改善了圩垸水环境，如洞庭湖青山垸。

然而以上3种措施各有不足。清淤能够迅速降低河渠污染负荷，但长期效果不佳，且只对沉积物-水界面有效，不能阻断外部污染源输入［34］。活水措施尚未现于实践，且诸多模拟研究中，水系连通结构和引水时机、时长及引水量等各种工况设置时均未考虑防洪和用水的实际需求。平退圩垸的水环境效应明显而长效，但大量重点垸和蓄洪垸不能退，且这一方式对防洪治标不治本：退田还湖区域处于未围垦的天然状态，洪峰出现以前就有部分容积被占据，使洪峰时蓄洪有效容积减少，而同样面积分洪区的有效蓄洪容积更大。

3.2 主动蓄洪

现有应对圩垸水环境的措施各有缺陷，均难以协调水环境改善与水灾害防治、水资源利用的关系。建议采用主动蓄洪、建设环境水库的方式：在近外河堤的低洼处，围洼筑堤，建设环境水库，水库背倚外河堤坝，内设两处闸门，分别连通引水河渠和排水河渠。环境水库在汛前腾空，汛时开闸分洪，汛末蓄水，其优势包括：① 恢复圩垸水面率，汛期既发挥蓄洪作用，又有序引导洪水入垸，避免淹没生产生活设施；
② 枯水期或外河涵閘关闭时，由于水库连通引、排水渠，圩垸内仍可完成水循环闭环，保持水体自净能力，在削减污染的同时为经济社会活动提供水资源；
③ 可以借水库建设调整产业结构，发展渔业和滨水旅游业。

与主动蓄洪相近的概念和实践已有很多。20世纪80年代，鄱阳湖圩区已开展围洼滞蓄，将圩内高地来水导入低地筑矮堤圈成的滞蓄区临时储存，实现枯水期抗旱并发展多种经营［14］。2010年，湖南省水利厅提出通过扩内湖、建低坝和综合枢纽工程等方式，利用蓄洪区低洼地，根据垸内生产和环境用水需求有计划地进水和吐水，蓄水深1.0～1.5 m，每年蓄洪10～15亿m3［35］。2020年长江流域洪水后，江西省水科院和长江水利委员会先后提出洪水资源化，探索滨湖蓄洪水库建设的思路，利用鄱阳湖蓄滞洪区及圩垸约86亿m3的容积，主动纳蓄洪水，构建季节性平原型水库，从而达到汛期调节洪水，非汛期补给湖水的目的［24，36-37］。

可见，主动蓄洪、建设环境水库是在已有方案和实践基础上，将水库作为圩垸内长期水利设施，不仅使之发挥蓄洪和供水功能，还利用水库连通圩垸内各水体，使外河涵闸关闭时内水仍保持一定流速和净化能力。如果能够将环境水库建设与圩垸内各级河道、沟渠的护岸水土保持措施和水体生物净化措施结合，则可能实现水环境保护与水灾害防治、水资源利用的相互协调。

4 结 语

长江中下游圩垸水体的主要环境问题是氮、磷富集造成的富营养化，尤以氮含量超标最为严重。圩垸内营养盐浓度存在湖泊、坑塘>沟渠、河道>外部河湖的梯度分布规律；
中游洞庭、鄱阳两湖圩垸营养盐浓度总体低于下游巢湖、太湖圩区。水灾害防治和水资源利用活动以水文连通为媒介驱动圩垸水环境演变。圩垸建设初期的扒口放淤、联圩并垸首先切断圩垸内外水文连通，20世纪80年代“四分开、两控制”进一步削弱圩垸内部各类水体间的纵、横和垂向连通，降低流速，削弱了水体自净能力和营养盐外排机会。与此同时，水面率随内湖过度围垦快速下降，农业结构失调导致有粮少鱼，化肥中氮磷大量进入水体，加剧水环境恶化。1998年洪水后实行平垸行洪、退耕还湖，同时生态农业、避洪农业等新型水资源利用方式逐渐兴起，疏浚清淤、恢复水文连通等水环境治理措施在一些圩垸也得到运用，部分圩垸的局部水体中营养盐含量得到了削减，但效果有限。圩垸根本的防洪目标和水资源利用、水环境保护目标之间仍然互相掣肘，难以兼顾。因此，亟需开展水利工程、水文水资源与水环境的跨学科研究，应视水灾害、水资源和水环境三者为系统整体，在开展防洪、用水或水质模拟分析时，应同时考虑另外两者的约束条件和预期效果，以实现综合效益最大化。

参考文献：

［1］王克林，章春华，易爱军.洞庭湖区洪涝灾害形成机理与生态减灾和流域管理对策［J］.应用生态学报，1998，9（6）：561-568.

［2］袁晓峰，雷声，张秀平，等.江西省平退圩堤防洪运用现状及建议［J］.中国防汛抗旱，2021，31（2）：11-16，69.

［3］吴甫成，邓学建，吕焕哲，等.洞庭湖退耕还湖区水质监测与分析［J］.水土保持学报，2003，17（1）：134-136，140.

［4］储茵，汪丽婷，马友华，等.巢湖沿岸典型圩区夏季水稻生长期营养盐输出特征研究［J］.水土保持学报，2010，24（5）：135-140.

［5］龚丽玲，王丹阳，瞿畏，等.干挖法清淤对南汉垸内沟渠沉积物中氮形态和氨氮扩散通量的影响［J］.农业环境科学学报，2019，38（12）：2826-2834.

［6］陆海明，陈晓燕，赵海涛，等.苏北平原河网区典型农村中小河流水体氮磷赋存特征［J］.水资源保护，2012，28（5）：1-6.

［7］刘默蕾，俞芳琴，刘俊.城市圩区水环境多因素影响研究［J］.中国农村水利水电，2020（2）：44-47.

［8］李慧玲，陈菁，金秋，等.水闸规模对河道水动力水环境的影响研究［J］.人民长江，2019，50（2）：181-185，196.

［9］瞿畏，龚丽玲，邓征宇，等.2017年南汉垸水渠清淤前后水中沉积物与其上覆水界面氮扩散通量估算［J］.湿地科学，2020，18（4）：468-474.

［10］沈青云.平原河网区圩区的非点源污染产排特征分析［D］.南京：南京师范大学，2016.

［11］刘卓璟.鄱阳湖湖滩草洲和圩区在不同利用方式下的土壤养分状况［J］.江西科学，1986，4（4）：64-66.

［12］娄保锋，卓海华，周正，等.近18年长江干流水质和污染物通量变化趋势分析［J］.环境科学研究，2020，33（5）：1150-1162.

［13］曾德付.基于GIS下太湖流域典型圩区农业非点源污染研究［D］.南京：河海大学，2005.

［14］龚力谦.圩田地区洼地的排水方法-建闸围湖，排蓄兼施［J］.中国水利，1958，4：9-15.

［15］WANG D，LI Z，LI Z，et al.Response of organic carbon in drainage ditch water to rainfall events in Zoige Basin in the Qinghai-Tibet Plateau［J］.Journal of Hydrology，2019，579：124187.

［16］AMOROS C，BORNETTE G.Connectivity and biocomplexity in waterbodies of riverine floodplains［J］.Freshwater Biology，2002，47：761-776.

［17］白端生.洞庭湖区堤防的加固［J］.中国水利，1984，3：13.

［18］焦涛.圩区建设对城市水环境的影响及对策［J］.江苏环境科技，2006，19（2）：121-123.

［19］陈世俭，蔡述明，罗志强.生态工程在湖垸湿地农业持续发展中的应用［J］.长江流域资源与环境，1997，6（3）：253-259.

［20］HUANG J，ARHONDITSIS G B，GAO J，et al.Towards the development of a modeling framework to track nitrogen export from lowland artificial watersheds（polders）［J］.Water Research，2018，133：319-337.

［21］秦伯玄.洞庭湖区防洪建设决策中几个问题的商讨［J］.湖南水利，1998，1：36-38.

［22］郭元裕，白宪台，雷声隆.南方圩（湖）区最优水面率研究［J］.水利学报，1982，7：8-17.

［23］CUI Z，HUANG J，TIAN F，et al.Modeling the response of river nutrient conditions to land use changes in lowland artificial watersheds（polders）［J］.Ecological Engineering，2019，135：98-107.

［24］王婷婷，唐莉华，刘军.洞庭湖平原堤垸区非点源污染模拟与分析［J］.水力发电学报，2011，30（5）：27-34.

［25］雷声，张秀平，袁晓峰，等.鄱阳湖单退圩实践与思考［J］.水利学报，2021，52（5）：546-555.

［26］孟熊，方孝彬.湖南省洞庭湖区重点垸堤防存在问题及整治思路研究［J］.湖南水利水电，2019（2）：49-51.

［27］莫祚年.圩区水文特性分析及其水位预报［J］.水文，2001（4）：35-37.

［28］熊沖玮，李建锋，刘亮.江西省圩堤（区）现状及其治理的思考［J］.水利建设与管理，2003，126（2）：57-58.

［29］刘建成，孔莉莉.堤防截渗墙加固对圩区地下水水质的影响［J］.河海大学学报（自然科学版），2008，36（6）：748-752.

［30］李景保，段正梁，周跃云，等.洞庭湖垸内灾害风险区湖垸高效生态农业模式研究［J］.自然资源学报，2009，24（11）：1861-1869.

［31］余铁桥，严斧，贺汉林.洞庭湖区农业生产与生态建设协调发展的初步探讨［J］.湖南农学院学报，1985，4：1-8.

［32］李悦，李志威，胡旭跃，等.大通湖区水系连通工程改善水环境的效果评估［J］.水资源与水工程学报，2021，32（4）：116-123.

［33］许晓林，陈星，向龙，等.基于健康河流理念的苏白圩水系规划研究［J］.中国农村水利水电，2015，4：55-60.

［34］瞿畏，龚丽玲，范庆元，等.干挖法清淤对湖区垸内沟渠地表水环境质量的影响［J］.江西水利科技，2020，46（3）：162-167.

［35］聂芳容.洞庭湖是长江水质和生态安全的保障［C］∥湖南省洞庭湖区域经济社会发展研究会.2010洞庭湖发展论坛.岳阳：湖南省洞庭湖区域经济社会发展研究会，2010：386-389.

［36］许继军，吴志广.新时代鄱阳湖区生态防洪若干问题思考［J］.水利水电快报，2021，42（1）：43-48.

［37］雷声.2020年鄱阳湖洪水回顾与思考［J］.水资源保护，2021，37（6）：7-12.

（编辑：高小雲）

Status，causes，and management of water environment in polders of middle-lower Yangtze River

WANG Danyang1，2，3，TANG Xianqiang2，3，DING Huijun1，LI Yanhong1，LI Zhiwei4

（1.Jiangxi Province Key Laboratory of Water Resources and Environment of Poyang Lake，Jiangxi Institute of Water Science，Nanchang 330029，China；

2.Basin Water Environmental Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；

3.Key Laboratory of Basin Water Resource and Eco-Environmental Science in Hubei Province，Wuhan 430010，China；

4.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China）

Abstract：Polders in middle-lower Yangtze River are important food production bases and population gathering areas，as well as important wetlands.However，they are now facing severe eutrophication caused by excessive nitrogen and phosphorus.Through historical data collection and in-situ monitoring，as well as a systematically review of researches on the eutrophication of polder waterbodies，the paper discussed the current status and possible reasons of the water environment in polders.Results show that nitrogen pollution was more severe than phosphorus.Lakes and ponds had higher nutrient concentrations than ditches and rivers.Polders in Taihu and Chaohu Lake had higher eutrophication level than Dongting and Poyang Lake.1980s and 1998 The evolution of water environment was divided into 3 phrases：before 1980s，1980s-1998，after 1998.Flood control and water use activities weakened the hydrological connectivity between waters in and out polders，as well as lateral，longitudinal，and horizontal connectivity between the internal water bodies.Storing floodwater and building environmental reservoirs could coordinate the relationship between water environment，water disasters，and water resources.The research can provide basis for water environment management in polders.

Key words：polder；
water environment；
eutrophication；
hydrological connectivity；
middle-lower Yangtze River

收稿日期：2022-04-01

基金項目：国家自然科学基金项目（51979006，41907401）；
中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（CKSF2021443/SH）；
江西省水利科学院开放研究基金项目（2021SKSH06）

作者简介：王丹阳，男，工程师，博士，主要从事水沙-环境耦合方面的研究。E-mail：
danyang144@163.com

通信作者：汤显强，男，正高级工程师，博士，主要从事水沙生态环境效应方面的研究。E-mail：
ckyshj@126.com

猜你喜欢水体水资源环境农村黑臭水体治理和污水处理浅探建材发展导向(2022年2期)2022-03-08《水资源开发与管理》征订启事水利建设与管理(2021年12期)2022-01-15珍惜水资源 保护水环境中华环境(2021年8期)2021-10-13长期锻炼创造体内抑癌环境中老年保健(2021年12期)2021-08-24生态修复理念在河道水体治理中的应用建材发展导向(2021年14期)2021-08-23一种用于自主学习的虚拟仿真环境中国传媒大学学报(自然科学版)(2021年1期)2021-06-09孕期远离容易致畸的环境中国生殖健康(2020年6期)2020-02-01环境中国生殖健康(2019年11期)2019-01-07加强水文水资源勘测合理开发利用水资源智能城市(2018年7期)2018-07-10广元：治理黑臭水体 再还水清岸美中国环境监察(2017年3期)2017-05-14

推荐访问:圩垸 中下游 长江