1951—2015 年洞庭湖水沙演变及人类活动
对径流影响的定量评估
杨 敏
1
,毛德华
1
,刘培亮
2
,刘 文
1
(1.湖南师范大学 资源与环境科学学院,湖南 长沙 410081; 2.湖南省第二测绘院,湖南 长沙 410118)
[关键词] 水沙演变;气候变化;人类活动;降水
-
径流经验模型;洞庭湖
[摘 要] 运用线性趋势法、M
-
K 非参数检验法、滑动 T 检验法、小波分析法等对 1951—2015 年洞庭湖水沙演变特征进
行了分析,并通过构建降水
-
径流经验模型,定量估算了气候变化和人类活动对洞庭湖入出湖径流量的影响率。 结果表
明:①洞庭湖入出湖水沙时间序列均呈现出下降趋势,其中以入湖输沙量的下降趋势最为显著,以 404.46 万 t / a 的速度
减少,在研究时段内入出湖水沙均发生了突变并表现出不同尺度的周期性变化规律;②洞庭湖入湖水沙的 Pearson 相关
系数为 0.800,出湖水沙为 0.696,表明洞庭湖水沙序列之间呈现出极显著的正相关关系;③在整个变异期,降水对入湖径
流量变化的影响率为
-
1.03%、人类活动为 101.03%,降水对出湖径流量变化的影响率为
-
7.67%、人类活动为 107.67%,
洞庭湖入出湖径流量减少主要是受人类活动的影响。
[中图分类号] S181.3 [文献标识码] A [ 文章编号] 1000
-
0941(2019)01
-
0038
-
06
流 域 水 文 过 程 对气 候 变 化 和 人 类 活 动 非 常 敏
感
[1]
。 气候变化是通过气温、降水、蒸发等因素影响流
域水循环,而人类活动则主要是通过土地开发、水土保
持、水利工程建设等方式改变流域下垫面特性,从而影
响流域的水文过程。 径流泥沙是流域水文因子中较为
活跃的部分,其变化影响着流域内的生态环境和经济
发展。 如何定量评估气候变化和人类活动对水沙变化
的影响,已成为当前水文水资源研究的热点和难点问
题。
洞庭湖位于湖南省北部、长江中游荆江南岸,地跨
湘鄂两省,是中国第二大淡水湖
[2]
,北纳长江的松滋、
太平、藕池、调弦四口来水来沙(调弦口于 1958 年冬封
堵,现为三口),西南接湘、资、沅、澧四水,通过洞庭湖
调蓄后经城陵矶再次流入长江,河网密布,河湖交错,
水系十分复杂,水沙变异十分强烈
[3
-
4]
。 洞庭湖是长
江中游最重要的调蓄型湖泊之一,在维系洞庭湖区和
长江流域水资源安全,洞庭湖区粮食安全、经济安全与
湿地生态安全等方面具有重要的作用。 在全球气候变
化,长江中游先后经历了调弦堵口、下荆江裁弯,以及
葛洲坝、三峡大坝等一系列水利工程建设的背景下,洞
庭湖水沙演变规律受气候变化影响和人类活动的干扰
变得愈加复杂,由此引发的洞庭湖区水问题及其连锁
[基金项目] 湖南省教育厅重点项目(15A113);湖南省水利科技重大项
目( 湘水科计〔 2015〕 13
-
22);湖 南省重 点 学科 建设 项目
(2011
-
001)
效应也呈现出更加复杂的局面,尤其是旱涝并存、区域
性和季节性水资源短缺、流域自然环境持续恶化等一
系列问题严重制约了湖区经济社会的可持续发展
[3,5]
。
因此,研究气候变化和人类活动对洞庭湖水沙变异影
响的定量识别及其驱动机理至关重要。
研究人员对于洞庭湖水沙变化特征及其驱动机理
开展了一系列研究,如胡光伟等
[6]
对三峡工程运行后
洞庭湖区水沙条件变化特征进行了分析,揭示了影响
洞庭湖水沙变异的主要因素;代稳等
[7]
通过对洞庭湖
水沙的阶段性研究,分析了影响水沙变化的驱动因素;
谭芬芳
[8]
对洞庭湖入湖径流量进行了影响量分析。 在
上述研究成果的基础上,本研究运用线性趋势法、M
-
K
非参数检验法、滑动 T 检验法、小波分析法等分析洞庭
湖入出湖水沙演变特征,构建经验模型对洞庭湖入出
湖水沙进行定量评估,以期为洞庭湖水资源管理和水
资源配置工程建设规划制定提供理论依据。
1 数据来源及研究方法
1.1 数据来源
以湖南四水湘、资、沅、澧控制站湘潭、桃江、桃源、
石门及荆江三口松滋口( 新江口、沙道观)、太平口( 弥
陀寺)、藕池口 ( 康家岗、管家铺) 和城陵矶出口等 10
个水文站 1951—2015 年实测水沙数据作为洞庭湖入
出湖水沙变化分析的基础数据,长时间水沙数据来源
于湖南省水文水资源勘测局调查资料及《长江泥沙公
报》。 1960—2015 年降水量数据选用洞庭湖区及周边
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中国水土保持 SWCC 2019 年第 1 期