长江中下游湖泊沉积地球化学与环境演变
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1.1 长江中下游湖泊分布概况

中国湖泊数量众多并且类型多样,广泛分布在全国各地。长江中下游平原是中国长江三峡以东的中下游沿岸带状平原,由长江及其支流冲积而成,面积约20万km2,地势较平坦(严翼,2011)。该区人口密集,经济发达,沿江两岸湖泊星罗棋布,是我国淡水湖泊分布最为密集的核心区之一。据1982年初次统计数据,本区现有湖泊403个,面积23123 km2,约占全国湖泊总面积的28.7%,占淡水湖泊总面积的63.7%,其中面积大于1 km2的有786个,面积为22161 km2,湖泊率高达2.4%(杨锡臣等,1982)(表1-1)。然而到1998年,再次统计的数据表明长江中下游平原湖泊面积1 km2以上的湖泊只有651个,其中面积大于100 km2的有18个(中华人民共和国水利部,1998)。在“千湖之省”的湖北的江汉平原,20世纪50年代湖泊有609个,至80年代仅存309个,面积减少2657 km2。洞庭湖在新中国成立初期有4350 km2,因围垦面积减少到2432 km2;太湖流域自新中国成立以来,累计围垦湖泊面积达529 km2(王苏民、窦鸿身,1998);鄱阳湖面积也由1949年的5200 km2减少到目前的2933 km2(姜加虎、王苏民,2004)。20世纪40年代末以来,长江大通以上中下游地区有1/3以上的湖泊面积被围垦,围垦总面积超过13000 km2,太湖流域已建圩湖泊达498个,受围垦的湖泊239个,湖泊面积减少约529 km2,因围垦而消亡湖泊165个,占该区原有湖泊数量的23.3%(杨桂山等,2010;孙顺才、黄漪平,1993)。

表1 长江中下游湖泊数量面积分级统计(杨锡臣等,1982)

长江中下游湖泊洼地主要由构造沉降所形成,在中生代早期,盆地断陷形成洼地,后期又经凹陷沉降。此外,也有部分湖泊是由于洼地的出口被堵住,形成积水洼地,而后演化成湖泊(王苏民、窦鸿身,1998)。如安徽的龙感湖、武昌湖和大官湖,长江南侧的西凉湖和梁子湖等等。长江中下游的湖泊以自然堤后湖最多。巢湖是距离长江较远的一个自然堤后湖,这个湖泊本是构造沉降形成的侵蚀洼地,而后长江河漫滩堵塞了洼地中水的排泄,使得洼地蓄水成湖。长江中下游的湖泊蓄水主要来自众多支流的汇集,然后注入长江,湖泊的换水周期较短。中全新世以来,在全球海平面上升的大背景下,长江干流的水位不断上升,导致长江中下游两岸洼地逐渐蓄水成湖,较深的洼地成湖时间比较浅洼地成湖要早,长江水位和沿岸湖泊水位也逐步上升。清代以来,长江流域人类活动频繁,人们开垦土地,入湖泥沙逐步增多,湖滩面积增大,导致湖面逐步减少(Qin et al.,2013)。本区湖泊的成因与河流水系的演变关系密切,例如江汉湖群及洞庭湖群,系长江及其支流汉江、湘江、资江、沅江等河流共同作用形成。皖赣平原区的湖泊多数由于长江干流的河床南迁摆动而形成,长江三角洲及沿海平原的湖泊群不仅与河流水系演变关系密切,还与海涂的发育和海岸线的变迁有关(王苏民、窦鸿身,1998)。由于长期的泥沙淤积,湖泊面积日趋缩小,洲滩广泛发育,湖泊多以浅水为特征。

五大淡水湖中的洞庭湖、鄱阳湖、巢湖和太湖沿着长江自西而东依次分布(图1-1)。据此,该区域湖泊群可主要分为洞庭湖平原湖区、江汉平原湖区、皖赣平原湖区、苏皖平原湖区以及太湖平原湖区。

图1-1 长江中下游湖泊分布

(1)洞庭湖平原湖泊

洞庭湖平原湖区以洞庭湖为主。洞庭湖的天然水面(外湖)主要由七里湖、目平湖(合称西洞庭湖)、南洞庭湖、东洞庭湖4部分组成。此外还包括其他零星分布的小湖,例如岳阳南湖、芭蕉湖、黄盖湖、安乐湖、毛里湖、柳叶湖、东湖、珊珀湖、大通湖和北民湖等(叶泽纲等,2006)。洞庭湖平原湖区位于湖南省东北部,居两湖盆地(也称湖北盆地)里两湖平原的南部,北部与湖北的江汉平原相接。湖面海拔34.5 m, 总湖容达到178亿m3,湖区范围泛指湘、资、沅、澧四水尾闾及长江四口入湖洪道范围的广大平原、湖泊水网区,总面积18780 km2,跨湘、鄂两省,在湖南省共辖常德、岳阳、益阳、长沙、湘潭、株洲6地市、33个县(市、区)和8个国有农场,共有耕地 67万hm2,人口1008万人,受堤防保护面积10220 km2,纯外湖面积2691 km2,堤垸内湖798 km2(叶泽纲等,2006)。

(2)江汉平原湖泊

江汉平原湖区,介于北纬29°26′~31°37′,东经111°14′~114°36′之间,面积超4.6万km2,位于“千湖之省”湖北省中南部,由长江与汉江冲积而得名(曹隽隽等,2013)。江汉平原湖区内河网稠密,大小湖泊星罗棋布,有300多个,据统计,水域面积占其总面积的18%,其中湖泊面积达1605.4 km2,与洞庭湖平原合称两湖平原,平均海拔约27 m,是中国海拔最低的平原之一(中国小学教学百科全书总编辑委员会地理卷编辑委员会,1993;刘卫东,1994;曹隽隽等,2013)。

(3)皖赣平原湖泊

皖赣平原湖区位于江汉平原和太湖平原之间,行政上隶属江西北部、湖北东南和安徽西南部区域,主要以中国第一大淡水湖鄱阳湖为代表,另外包括龙感湖、升金湖、菜子湖、太白湖等中小型湖泊组成的湖泊群。该区域经济发展水平稍落后于周边地区,人类活动对湖泊的干预以农业化肥农药和养殖业造成的污染为主,同时沿湖周边一些工业的初步发展也促使大量污染物排入。此外,该区域湖泊的营养水平较周边区域相对偏低,周围多分布丘陵,自然环境保存相对完好。但目前由于人类活动的干预增强,皖赣平原的湖泊群也面临着重金属污染、富营养化等生态系统逐渐退化的问题。

(4)苏皖平原湖泊

苏皖平原主要是指江西湖口以下到江苏镇江之间沿长江两岸分布的冲积平原,主要呈东北-西南带状分布,平均海拔较低,多在20 m左右或更低。该区域是我国重要的粮食产区,沿革数千年,被誉为“鱼米之乡”。在苏皖平原分布的湖泊主要包括巢湖、南漪湖、固城湖和石臼湖等湖泊,其中巢湖流域东南毗邻长江,西部与大别山接壤,北靠江淮分水岭,东北濒临滁河流域,总面积达13350 km2。入湖河流有33条,隶属7个水系,其中裕溪河是巢湖水系入江的唯一通道。巢湖流域多年平均降雨量在1100 mm左右,降雨量存在显著的地区差异,流域西部降水量较多,同时植被发育良好,河流进入巢湖的水质较高。南漪湖、固城湖和石臼湖属于青弋江、水阳江水系,三个湖泊成串珠状分布,形成于古丹阳湖解体之后。除了南漪湖、固城湖和石臼湖三个较大的湖泊之外,还分布了一些面积较小的湖泊,如奎湖、荡南湖等等。这两大水系中上游地形变化剧烈,土壤易受侵蚀,河流输沙严重,加上人类活动影响,导致苏皖平原区域内湖泊面积逐步减小(姚书春、薛滨,2016)。

(5)太湖平原湖泊

太湖平原湖区处于长江下游河口段与杭州湾之间,流域总面积超过27000 km2。太湖平原北部与长江相邻,南部以钱塘江为界,东部为东海,西部以茅山山地和宜溧山地为界。太湖平原地区由于地质历史时期气候变化和海平面变化影响,洪水泛滥,排水不畅,河道淤积,致使多处地区聚水成湖。在近现代,由于人类活动的影响,围垦面积增大,河道变窄,排泄不畅,致使洪水滞留,聚水成湖。太湖平原湖泊较多,大小湖泊共计约189个,湖泊总面积约3159 km2,占平原总面积的11.6%,其中大于10 km2的湖泊有9个,总面积约2839 km2。太湖平原湖泊主要分布在海拔4~5 m以下的低洼区,以阳澄淀泖地区湖泊密度最大,其面积占据了太湖平原中小型湖泊面积的50%。太湖平原湖泊全部属于浅水湖泊,平均水深在2 m以下,地势低洼,湖荡成群(孙顺才、朱季文、陈家其,1987)。