李 楊，楊文堯(.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，長(zhǎng)沙 408；.國(guó)防科技大學(xué)信息系統(tǒng)與管理學(xué)院，長(zhǎng)沙 40073)

隨著全球氣候變暖以及人類(lèi)對(duì)水資源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，地表徑流正發(fā)生顯著變化[1]。這種變化已經(jīng)不是一般意義上的隨氣候變化而呈現(xiàn)出的年內(nèi)與年際變化，而是更多地烙上了人為因素的影響。在全球繼續(xù)變暖的情況下，探索自然變化和人類(lèi)活動(dòng)影響的水資源演變規(guī)律是一個(gè)新的科學(xué)問(wèn)題[2]。洞庭湖三口河系(松滋、虎渡、藕池三口)既是連接長(zhǎng)江中游的紐帶，又是溝通洞庭湖北部地區(qū)的水流通道。新中國(guó)成立以來(lái)，隨著調(diào)弦口堵口(1958年)、下荊江三處裁彎(藕池至城陵磯段稱(chēng)下荊江1967-1972年)、葛洲壩截流發(fā)電(1981年)、三峽水庫(kù)蓄水(2003年)等水利工程的相繼運(yùn)行，使長(zhǎng)江中下游河道及三口水文規(guī)律發(fā)生了較大變化。因此，三口分流及江湖關(guān)系等問(wèn)題受到眾多學(xué)者的關(guān)注。彭玉明、段文忠等[3]研究了荊江三口的水沙變化，并提出五河并流的三口洪道治理設(shè)想；盧金友[4]探討了荊江三口分流分沙規(guī)律；郭小虎等[5]重點(diǎn)研究了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)荊江三口分流分沙的影響；渠庚、唐峰等[6]對(duì)洞庭湖入湖、出湖的水沙變化進(jìn)行了研究等。然而這些研究只考慮了人類(lèi)活動(dòng)(水利工程)影響，未考慮氣候變化的影響。鑒于此，本文通過(guò)Mann-kendall[7,8]、累積量斜率變化率比較法[9]等方法分析洞庭湖三口徑流演變特征、影響因素，揭示徑流變化對(duì)農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)發(fā)利用的影響，以期為合理開(kāi)發(fā)利用農(nóng)業(yè)水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

分析三口徑流時(shí)間序列變化特征的資料年限為1951-2012年; 由于降水資料不連續(xù)，為了使徑流時(shí)間序列與降水時(shí)間序列同步，以松滋口(新江口和沙道觀水文站)、虎渡河(彌陀寺水文站)、藕池口(康家崗和管家鋪水文站)1960 -2012年的實(shí)測(cè)徑流數(shù)據(jù)作為三口年徑流趨勢(shì)分析的依據(jù)，以南縣氣象站、澧縣氣象站、安鄉(xiāng)氣象站和華容等15個(gè)氣象站的1960-2012年的實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)作為降水因素分析的依據(jù)。水文數(shù)據(jù)來(lái)自于湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院；氣象數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)氣象局國(guó)家氣候信息中心氣候資料室提供的洞庭湖流域的國(guó)家氣象站的降水資料，且所有的數(shù)據(jù)通過(guò)95%置信度均一性檢驗(yàn)。

2 三口河系徑流時(shí)間序列變化特征

2.1 三口河系徑流年內(nèi)變化

根據(jù)松滋(新江口、沙道觀)、虎渡河(彌陀寺)、藕池河(康家崗、管家鋪)三口5個(gè)控制站1959-2012年枯水期月平均流量統(tǒng)計(jì)(表1) 分析顯示， 2003-2012年與1959-2002年枯水期各月平均流量都有一定的差值，即減少值， 其中以11月到次年4月的平均流減幅最大， 這說(shuō)明三口河系徑流量減少主要發(fā)生在三峽水庫(kù)蓄水期(每年9月15日至10月31日為汛末蓄水期)。

表1 洞庭湖三口河系逐月平均流量統(tǒng)計(jì)表 m3/sTab.1 The monthly average runoff of the Three Outlets River System of Dongting Lake

2.2 三口河系年分流比逐期變化

分析不同時(shí)期長(zhǎng)江干流枝城站和松滋、太平、藕池三口多年平均徑流和枯季(10月-次年3月)徑流變化特征(表2、表3)表明，長(zhǎng)江干流枝城站多年平均徑流量為4 384 億m3，逐期變化不大。三口多年平均徑流量由1951-1958年的1 479 億m3，減少到2003-2012年的496 億m3，減少983 億m3，衰減幅度達(dá)66.5%。三峽水庫(kù)蓄水后(2003-2012年)三口徑流量為496 億m3，分流比(三口各站徑流量與長(zhǎng)江枝城站徑流量之比)為12.2%，其中2006年由于水量總體偏枯、水位較低，三口徑流量?jī)H183 億m3、分流比6.2%，居歷年最小值。長(zhǎng)江干流枝城站枯期多年平均徑流量1228億m3，三口枯期多年平均徑流量由1951-1958年的234 億m3，減少到2003-2012年的52 億m3，減少182 億m3，遞減幅度達(dá)77.8%。由此表明，三口在1951-2012年間多年平均徑流量與分流比均呈逐期減少趨勢(shì)，其中以枯水期的減幅最大。

3 三口河系徑流變化趨勢(shì)及其突變特征

為了進(jìn)一步揭示三口河系徑流的演變特征，運(yùn)用Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法分析三口五站(新江口、沙道觀、彌陀寺、康家崗、管家鋪)多年平均汛期徑流及年徑流時(shí)間序列變化趨勢(shì)。Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，即非參數(shù)檢驗(yàn)方法也稱(chēng)無(wú)分布檢驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)是不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，更適用于類(lèi)型變量和順序變量，計(jì)算也比較簡(jiǎn)便。過(guò)去20年國(guó)際上關(guān)于Mann-Kendall方法應(yīng)用研究的實(shí)例非常之多，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于檢驗(yàn)水文氣象資料的趨勢(shì)成分，包括水質(zhì)、流量、氣溫和降雨序列等[10-13]。

表2 長(zhǎng)江干流枝城站和三口各站年徑流與三口分流比 Tab.2 The runoff of the Zhicheng Station, the stations in three outlets and the diversion ratio of the stations in three outlets

表3 長(zhǎng)江干流枝城站和三口各站枯期徑流與三口分流比 Tab.3 The runoff of the Zhicheng Station, the stations in three outlets and the diversion ratio of the stations in three outlets in dry season

3.1 三口河系汛期徑流變化趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)三口多年汛期(5-10月)平均徑流變化趨勢(shì)分析可知，1960-2012年荊南三口汛期徑流序列的M-K統(tǒng)計(jì)量為-6.139 2，其絕對(duì)值遠(yuǎn)小于顯著性α=0.05時(shí)的臨界值1.96，這說(shuō)明三口汛期徑流量年際變化趨勢(shì)性為顯著減少。從三口汛期徑流量統(tǒng)計(jì)圖上(圖1)亦可看出，三口汛期徑流量呈明顯減少趨勢(shì)。

圖1 三口河系汛期徑流變化趨勢(shì)Fig.1 The runoff trend in the Three Outlets River System in flood season

再利用M-K突變分析法對(duì)三口汛期徑流量的突變特征進(jìn)行分析(圖2)。三口河系汛期徑流正、逆序列M-K統(tǒng)計(jì)量序列曲線的交點(diǎn)位于1972-1974年之間與1981-1983年之間，經(jīng)相關(guān)分析可知，三口汛期徑流變化過(guò)程中的突變年份為1973年和1982年。

圖2 三口河系汛期徑流M-K趨勢(shì)變化過(guò)程圖Fig.2 The M-K trend of the runoff in the Three Outlets River System in flood season

3.2 三口河系年徑流變化趨勢(shì)分析

對(duì)三口河系五個(gè)水文站統(tǒng)計(jì)序列年徑流量進(jìn)行M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)分析(表4)。從表中可知，五站及五站總的徑流序列M-K統(tǒng)計(jì)量分別為-3.993，-6.328 6，-6.707 4，-5.176 6，-7.117 8和-6.581 2，這些絕對(duì)值均遠(yuǎn)大于顯著性α=0.05時(shí)的臨界值1.96，說(shuō)明三口徑流量年際變化趨勢(shì)性為顯著減少。

表4 1960-2012年三口河系年均徑流序列M-K統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果Tab.4 the M-K test result of the annual average runoff series of the Three Outlets River System in 1960-2012

圖3為三口河系1960-2012年的年均徑流正序M-K統(tǒng)計(jì)量序列，從圖3上可以明顯看出，總體上講三口的年徑流增減趨勢(shì)基本一致，但從各時(shí)段上看，在20世紀(jì)60年代前期三口年徑流均為較顯著增加，從1969年開(kāi)始出現(xiàn)減少趨勢(shì)，并從1973年開(kāi)始超過(guò)顯著性α=0.05的臨界值-1.96，此后基本上呈持續(xù)減少趨勢(shì)。

圖3 三口年均徑流系列正序M-K趨勢(shì)變化過(guò)程圖Fig.3 The forward M-K trend process of the annual average runoff of three outlets

利用M-K突變檢驗(yàn)法, 分析三口河系及各站年徑流序列變化過(guò)程中的突變點(diǎn)(圖4)。三口河系總年徑流正、逆序列M-K統(tǒng)計(jì)量序列變化曲線的交點(diǎn)位于1972-1974年之間和1981-1983年之間，表明三口河系年徑流量發(fā)生趨勢(shì)性變化的突變年份為1973年和1982年。這兩個(gè)突變年份的出現(xiàn)，主要是由于人類(lèi)興修大型水利工程所致, 即1967-1972 年為下荊江(藕池口至城陵磯段)人工和自然裁彎時(shí)期，包括1967年5月實(shí)施的中洲子人工裁彎，縮短河長(zhǎng)32.4 km；1969 年6月上車(chē)灣人工裁彎，縮短河長(zhǎng)29.2 km；1972年7月19日沙灘子自然裁彎，縮短河長(zhǎng)19 km。三處彎道裁彎后，荊江長(zhǎng)度共縮短約78 km。受其影響，荊江曲率由原來(lái)的2.83減少為1.93，水力梯度增大，致使三口分流量減少[14,15]。1981年1月4日葛洲壩水利樞紐蓄水，三口年徑流量呈遞減趨勢(shì), 但遞減幅度不大。2003年三峽水庫(kù)攔蓄后清水下泄，上荊江(枝城至藕池口)河床沖刷下切，水位下降，三口入湖門(mén)檻抬高[16,17]，使三口斷流時(shí)間延長(zhǎng)和分流量減少，從而導(dǎo)致三口徑流量進(jìn)一步減少，但未出現(xiàn)突變年份。

圖4 Mann-Kendall 檢測(cè)法對(duì)三口河系年均徑流變化趨勢(shì)Fig.4 The change trend of the annual average runoff of the Three Outlets River System based on the M-K test method

3.3 三口河系地區(qū)年降水突變年份

通過(guò)運(yùn)用M-K突變分析法研究三口河系地區(qū)年降水量的變化趨勢(shì)及其突變特征(圖5)表明。1960-2012年三口河系地區(qū)年降水M-K統(tǒng)計(jì)量為1.225 8，小于顯著性α=0.05 時(shí)的臨界值1.96，說(shuō)明三口流域年降水變化趨勢(shì)性不顯著增加。三口流域降水正、逆序列M-K統(tǒng)計(jì)量序列曲線的交點(diǎn)位于1967-1969年之間，由此判定該地區(qū)年降水量序列變化過(guò)程中的突變年份為1968年, 與徑流突變年份不一致, 表明導(dǎo)致三口徑流變化的主要因素并非是降水量。

圖5 三口河系地區(qū)年降水量序列M-K統(tǒng)計(jì)量Fig.5 The M-K statistic of the annual precipitation series of the Three Outlets River System

4 降水量與水利工程對(duì)徑流減小的影響貢獻(xiàn)率

地表徑流變化是區(qū)域氣候因素與人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果。由前述的徑流演變過(guò)程分析可知，三口河系徑流減少主要與流域降水量變化及長(zhǎng)江干流不同時(shí)期水利工程的運(yùn)行密切相關(guān)。另一方面考慮資料的可取性，這里將降水量代表氣候因子，將水利工程代表人類(lèi)活動(dòng)，以此分析它們各自對(duì)徑流量減少的貢獻(xiàn)率。

4.1 突變年份分割時(shí)期的徑流量、降水量與年份之間的關(guān)系

基于徑流量變化的兩個(gè)突變點(diǎn)即1973年、1982年,將三口河系徑流序列劃分為3個(gè)不同時(shí)期：AR：1960-1973，BR：1973-1982和CR:1982-2012。將這3個(gè)時(shí)期的累積徑流量與年份之間的關(guān)系[圖6(a)]分別擬合為相互關(guān)系式,如式(1)、式(2)和式(3)，其中自變量x為年份，因變量Y為累積徑流量(億m3)，下標(biāo)代表不同時(shí)期：

圖6 三口河系累積徑流量、累積降水量與年份之關(guān)系Fig.6 The relation between the cumulative、the relation between the cumulative precipitation runoff and the year of the Three Outlets River System

YAR=3 921.491 1x-7 680 561.172 8R2=0.983 6 (1)

YBR=2 498.980 6x-4 876 487.258 5R2=0.996 8 (2)

YCR=1 951.501 6x-3 788 538.292 3R2=0.995 6 (3)

以降水量變化中的突變點(diǎn)即1968年為界將三口河系地區(qū)年降水量序列劃分為兩個(gè)不同時(shí)期：AP：1960-1968，BP：1968-2012。這兩個(gè)時(shí)期的累積降水量與年份之間關(guān)系[圖6(b)]分別擬合出式(4)和式(5)所示的相互關(guān)系式，其中自變量x為年份，因變量Y為累積降水量(mm)，下標(biāo)代表不同時(shí)期：

YAP=4 851.981 7x-9 506 132.560R2=0.998 6

(4)

YBP=5 120.100 6x-10 035 839.189R2=0.999 6

(5)

由上述分析可知，各擬合關(guān)系式的相關(guān)系數(shù)(R2) 都非常高，除了一個(gè)為0.986 9外，其他4個(gè)關(guān)系式都在0.99以上，表明具有較高的可信度。

這里必須指出的是，根據(jù)M-K檢驗(yàn)法分析的三口河系徑流突變年份(1973年與1982年)與降水突變年份(1968年)并不一致。鑒于此，本文只考慮長(zhǎng)江干流大型水利工程運(yùn)行對(duì)徑流變化的影響，并將無(wú)人類(lèi)活動(dòng)(水利工程)影響的時(shí)段即1960-1968年作為基準(zhǔn)期(在利用累計(jì)量斜率變化率比較法進(jìn)行計(jì)算時(shí)亦以此時(shí)段為準(zhǔn))。

4.2 降水量和水利工程對(duì)徑流量減小的影響貢獻(xiàn)率

運(yùn)用多元回歸方法來(lái)分離自然和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率比較常用，但因?yàn)楦饔绊懸蛩氐臋?quán)重賦值存在人為性，不同研究者得出的有關(guān)同一研究對(duì)象的研究結(jié)果相差較大，表明該方法存在較大局限性。為了更準(zhǔn)確地解決這個(gè)問(wèn)題，本研究采用一個(gè)新的分析方法：即累積量斜率變化率比較法[18]。其基本原理是假設(shè)累積徑流量-年份線性關(guān)系式的斜率在突變點(diǎn)前后兩個(gè)時(shí)期分別為SRa和SRb(億m3/a)；累積降水量-年份線性關(guān)系式斜率在拐點(diǎn)前后兩個(gè)時(shí)期分別為SPa和SPb(mm/a)，則有:

累積徑流量斜率變化率RSR(%) 為：

RSR=100 (SRa-SRb)/SRb=100 (SRa/SRb-1)

(6)

累積降水量斜率變化率RSP(%) 為：

RSP=100 (SPa-SPb)/SPb=100 (SPa/SPb-1)

(7)

式中：RSR、RSP為正數(shù)表示斜率增大，為負(fù)數(shù)表示斜率減小。

鑒于此,降水量變化對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率CP(%)可以表示為：

CP=100RSP/RSP=

100 (SPa/SPb-1)/(SRa/SRb-1)

(8)

若不考慮氣溫變化導(dǎo)致蒸散量變化引起的徑流量變化，則水利工程對(duì)徑流量變化影響的貢獻(xiàn)率CH(%)可表示為：

CH=100-CP

(9)

為便于分析不同時(shí)期降水量、水利工程對(duì)三口河系徑流量減小的各自影響貢獻(xiàn)率的變化，綜合考慮徑流和降水變化過(guò)程中的突變點(diǎn)，首先確定累積徑流量和降水量序列變化中的兩個(gè)拐點(diǎn)即1973年、1982年，然后將1973年、1982年前后分割為三個(gè)時(shí)期：1960-1973年、1974-1982年和1983-2012年，分別稱(chēng)為AR(其中1960-1968年為AR1時(shí)期即為基準(zhǔn)期，1969-1973年為AR2時(shí)期)、BR和CR時(shí)期。然后將BR與AR1時(shí)期相比，累積徑流量-年份線性關(guān)系式的斜率減少1 422.510 5 億m3/a，減小率為36.27%(表5)。然后與同時(shí)期相比，累積降水量-年份線性關(guān)系式的斜率增加268.118 9 mm/a，增加率為5.53%(表6)。由人類(lèi)活動(dòng)基本無(wú)影響的AR1時(shí)期的累積徑流量-年份的線性關(guān)系可知，假設(shè)BR時(shí)期無(wú)水利工程的干攏，則上述兩個(gè)斜率的減小率應(yīng)該是相等的。實(shí)際上地表徑流變化是人為因素與自然因素綜合作用的結(jié)果。通過(guò)公式(8)和公式(9)的實(shí)際計(jì)算結(jié)果可知，BR時(shí)期與AR1時(shí)期相比，降水量增加對(duì)徑流量減少的影響貢獻(xiàn)率為15.25%，而水利工程對(duì)徑流量減少的影響貢獻(xiàn)率為84.75%。CR時(shí)期與AR1時(shí)期相比，累積徑流量-年份線性關(guān)系式的斜率減少1 969.989 5 億m3/a，減少率為50.24%(表5)，這是降水量變化和水利工程運(yùn)行共同影響的結(jié)果。同時(shí)期相比，累積降水量的增加率仍為5.53%(表6)。再根據(jù)公式(8)和公式(9)計(jì)算結(jié)果可知，CR時(shí)期與AR1時(shí)期相比，降水量增加對(duì)徑流量減少的影響貢獻(xiàn)率為11.01%，而水利工程對(duì)徑流量減少的影響貢獻(xiàn)率為88.99%，由此認(rèn)為，近數(shù)十年來(lái)導(dǎo)致三口河系徑流減少的主要因素是各個(gè)時(shí)期的水利工程。

表5 三口河系累積量徑流斜率及其變化率Tab.5 The slope and its change ratio of the cumulative runoff of the Three Outlets River System

表6 三口河系累積量降水斜率及其變化率Tab.6 The slope and its change ratio of the cumulative precipitation of the Three Outlets River System

5 農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中水資源利用面臨的挑戰(zhàn)

由上述分析的三口河系徑流演變趨勢(shì)表明：一是受降水變化及水利工程運(yùn)行的綜合影響，無(wú)論是枯水期徑流量，還是多年平均徑流量都呈明顯減少趨勢(shì)，尤其是以枯水期的減少量最顯著；二是從農(nóng)業(yè)水資源角度上講，三口分流是洞庭湖三口河岸地區(qū)南縣、華容、安鄉(xiāng)等城鎮(zhèn)供水及農(nóng)業(yè)用水的主要來(lái)源，三口徑流量的減少，則意味著該區(qū)在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中面臨著水資源開(kāi)發(fā)利用的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

5.1 三口河系地區(qū)旱災(zāi)頻發(fā)

洞庭湖三口河系地區(qū)工程性缺水與季節(jié)性缺水日益嚴(yán)重，致使農(nóng)業(yè)干旱在四季均有可能發(fā)生，其中以伏秋連旱持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，有的年份可長(zhǎng)達(dá)100多天。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在1970-2012年間三口河系地區(qū)干旱年份有1971、1972、1974、1975、1976、1978、1984、1985、1986、1988、1990、1997、2001、2006、2009、2011年等，其中特大干旱年份有l(wèi)978、1984、1986、2001、2011和2006年。1970-2012年三口河系地區(qū)農(nóng)作物受旱面積117.05 hm2，年均3.26 hm2。其中，1978年和2006年是本區(qū)罕見(jiàn)的旱災(zāi)年景。1978年該地區(qū)發(fā)生春、夏、秋連旱災(zāi)害，其中，南縣受災(zāi)面積0.514 hm2；華容縣春季受災(zāi)面積4.0 hm2，伏秋旱受災(zāi)面積3.72 hm2；安鄉(xiāng)縣共發(fā)生3次干旱，累計(jì)受旱面積8.41 hm2。2006年汛期降水量較同期偏少，蒸發(fā)量又大，加上三口分流量減少，導(dǎo)致洞庭湖三口河系地區(qū)發(fā)生了自2000年以來(lái)最嚴(yán)重的旱災(zāi)。其中，南縣受旱面積3.4 hm2；華容縣共發(fā)生2次大面積的干旱，第一次干旱共l6座水庫(kù)及2950座山塘干涸，3.2 hm2農(nóng)作物受災(zāi)，第二次干旱共35座水庫(kù)及4130座山塘干涸，0.54 hm2農(nóng)作物受災(zāi)，兩次旱災(zāi)共造成農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟(jì)損失6 000多萬(wàn)元；8月下旬，安鄉(xiāng)縣先后有2.5 hm2農(nóng)作物受夏伏旱的影響，抗旱補(bǔ)救資金達(dá)500萬(wàn)元。

5.2 三峽水庫(kù)蓄水后枯期水資源短缺更明顯

因三峽水庫(kù)蓄水庫(kù)大壩清水下泄，長(zhǎng)江中下游河道全線沖刷，上荊江(枝城-藕池口段)河床下切水位降低，使洞庭湖三口五站(新江口、沙道觀、彌陀寺、管家鋪、沙道觀)水位相應(yīng)降低，導(dǎo)致三口斷流時(shí)間延長(zhǎng)，入湖分流量進(jìn)一步減少，最終給三口河系地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)發(fā)利用造成不利影響，主要表現(xiàn)在兩方面：其一是三口分流的逐期減小，導(dǎo)致該地區(qū)農(nóng)業(yè)可利用水資源量逐年減少，特別是在枯水期季節(jié)性缺水問(wèn)題日益突出：另一方面該區(qū)地勢(shì)平坦，受地勢(shì)等自然因素的限制，難以建設(shè)蓄水工程?，F(xiàn)狀供水以引提方式為主，而現(xiàn)有工程對(duì)水資源時(shí)空調(diào)節(jié)能力有限，加之三口河系在枯期水位很低，總的斷流時(shí)間延長(zhǎng)，使得引提水設(shè)施難以正常運(yùn)行取水，工程性缺水現(xiàn)象加劇。受這兩方面的綜合影響，該地區(qū)的水資源不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需水要求，2003年以來(lái)幾乎每都給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了不同程度的直接經(jīng)濟(jì)損失[19]。

5.3 不同水平年農(nóng)業(yè)水資源供需存在較大缺口

據(jù)湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院對(duì)洞庭湖荊南三口河系地區(qū)2020、2030年的供、需水平衡狀況(在現(xiàn)狀水平年基礎(chǔ)上，未考慮新水源開(kāi)發(fā)等措施)計(jì)算分析表明：如果不采取開(kāi)發(fā)水源等措施，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，各行業(yè)用水的缺口將日益增大，到2020 年，洞庭湖三口河系地區(qū)90%保證率總?cè)彼繛?4 127 萬(wàn)m3，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水39 652萬(wàn)m3; 到2030年，該地區(qū)90%保證率總?cè)彼繛?3 362 萬(wàn)m3，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水35 579 萬(wàn)m3。2030年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水量之所以有所減少是由于有效灌溉面積增幅不大，灌溉水利用率有所提高，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等原因所致。但總體上看農(nóng)業(yè)水資源供需存在較大缺口，這表明三口河系地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展將受到水資源的約束，同時(shí)對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用也提出了更高的要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)利用M-K檢驗(yàn)分析法得出三口河系年徑流變化趨勢(shì)及汛期徑流變化趨勢(shì)都顯著減少，年徑流變化過(guò)程中的突變年份為1973年與1982年即1973年的轉(zhuǎn)折點(diǎn)主要是華容河堵口，下荊江3處裁彎導(dǎo)致徑流量減少引起的， 1982 年的轉(zhuǎn)折點(diǎn)主要是下荊江3處裁彎和葛洲壩水利樞紐蓄水疊加影響導(dǎo)致的。各時(shí)期降水突變年份發(fā)生在1968年，與水利工程突變年份不一致。根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析引起徑流減少的主要原因是水利工程，本文將1973年、1982年作為分離水利工程與年降水量對(duì)徑流變化影響貢獻(xiàn)率的突變年份。

(2)以1960-1968年為基準(zhǔn)期，運(yùn)用累積量斜率變化率比較方法，計(jì)算得到流域降水量變化和水利工程運(yùn)行對(duì)洞庭湖三口徑流量減小的影響貢獻(xiàn)率是：在1974-1982 年間分別為15.25%和84.75%，在1983-2012年間依次為11.01%及88.99%，水利工程運(yùn)行對(duì)徑流的影響貢獻(xiàn)率呈緩慢增大趨勢(shì)，而年降水量的貢獻(xiàn)率呈緩慢減小趨勢(shì)。

(3)三口河系徑流是三口河岸地區(qū)城鎮(zhèn)供水及農(nóng)業(yè)用水的主要來(lái)源。從農(nóng)業(yè)水資源角度上講，三口河系徑流的減少，則意味著水資源量的減少。隨著本區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程性缺水與季節(jié)性缺水問(wèn)題日益凸現(xiàn)，到2020年在90%保證率下的總?cè)彼繛?4 127萬(wàn)m3，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水39 652 萬(wàn)m3，表明農(nóng)業(yè)供需水量缺口對(duì)該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生不同程度的約束。

□

[1] Li Lin，H Shen，S Dai， et al．Response of runoff to climate change and its future tendency in the source region of Yellow River[J]．Journal of Geographical Sciences，2012，22(3)：431-440.

[2] 葉許春，張 奇，劉 健，等．氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)鄱陽(yáng)湖流域徑流變化的影響研究[J]．冰川凍土，2009，31(5)：835-842.

[3] 彭玉明，段文忠，陳文華.荊江三口變化及治理設(shè)想[J].泥沙研究，2007(6)：59-65.

[4] 盧金友.荊江三口分流分沙變化規(guī)律研究[J].泥沙研究，1996，(4)：54-61.

[5] 郭小虎，韓向東，朱勇輝,等.三峽水庫(kù)的調(diào)蓄作用對(duì)荊江三口分流的影響[J].水電能源科學(xué)，2010，28(11)：48-51.

[6] 渠 庚，唐 峰，劉小斌.荊江三口與洞庭湖水沙變化及影響[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2007，18(3)：94-97,100.

[7] 史紅玲，胡春宏，王延貴,等.淮河流域水沙變化趨勢(shì)及其成因分析[J].水利學(xué)報(bào)，2012，43(5)：571-579.

[8] 秦年秀，姜 彤，許崇育.長(zhǎng)江流域徑流趨勢(shì)變化及突變分析[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2005，14(5)：589-594.

[9] 王隨繼，閆云霞，顏 明,等.皇甫川流域降水和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率分析——累積量斜率變化率比較方法的提出及應(yīng)用[J].地理學(xué)報(bào)，2012，67(3)：388-397.

[10] 王金花，康玲玲，余 輝，等．氣候變化對(duì)黃河上游天然徑流量影響分析[J]．干旱區(qū)地理，2005，28(3)：288-291.

[11] Donald H．Burn，Mohamed A．Hag Elnur．Detection of hydrologic trends and variability[J]．Journal of Hydrology，2002，255：107-122.

[12] 覃愛(ài)基，陳雪英，鄭艷霞，等．宜昌徑流時(shí)間序列的統(tǒng)計(jì)分析[J]．水文，1993，77(5)：23-27.

[13] 秦年秀，姜四龍，王金星，等．長(zhǎng)江流域徑流趨勢(shì)變化及突變分析[J]．長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2005，(5)：589-594.

[14] 謝永宏，李 峰，陳心勝,等.荊江三口入洞庭湖水沙演變及成因分析[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2012，33(2)：203-206.

[15] 方春明，曹文洪，魯 文,等.荊江裁灣造成藕池河急劇淤積與分流分沙減少分析[J].泥沙研究，2002,(2)：40-45.

[16] 方春明，毛繼新，魯 文.長(zhǎng)江中游與洞庭湖泥沙問(wèn)題研究[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[17] 戴仕寶, 楊世倫, 趙華云， 等. 三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用初期長(zhǎng)江中下游河道沖淤響應(yīng)[J]. 泥沙研究, 2005,(5):35-39.

[18] 王隨繼，閆云霞，顏 明，等.皇甫川流域降水和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流量變化的貢獻(xiàn)率分析一累積量斜率變化率比較方法的提出及應(yīng)用[J].地理學(xué)報(bào)，2012，67(3):388-397.

[19] 李景保，鐘一葦， 周永強(qiáng), 等.三峽水庫(kù)運(yùn)行對(duì)洞庭湖北部地區(qū)水資源開(kāi)發(fā)利用的影響[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2013，28(9):1 583-1 593.