肖 瀟 ，毛北平，吳時(shí)強(qiáng)

(1:河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210098) (2:長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局，武漢 430012) (3:南京水利科學(xué)研究院，南京 210029)

長(zhǎng)江在荊江三口分流(調(diào)弦口1958年建閘控制)進(jìn)入洞庭湖后，與湘、資、沅、澧來(lái)水經(jīng)洞庭湖調(diào)蓄作用后在城陵磯與長(zhǎng)江再度匯流，構(gòu)成江湖分合、相互影響、相互制約的錯(cuò)綜復(fù)雜的江湖關(guān)系[1]. 在長(zhǎng)期的演變過(guò)程中，尤其在近百年來(lái)江湖整治等人類活動(dòng)和氣候變化影響下，江湖關(guān)系持續(xù)發(fā)生改變，長(zhǎng)江洞庭湖的水文特征不斷發(fā)生變化，影響著整個(gè)長(zhǎng)江中下游的防洪、水資源利用等問(wèn)題. 因而，長(zhǎng)江洞庭湖的江湖關(guān)系一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn).

周柏林、付湘等[2-3]通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型研究在三峽工程影響下城陵磯水域水位變化情況. 唐金武、叢振濤、王鴻翔等[4-6]認(rèn)為城陵磯水位是洞庭湖水位的重要標(biāo)志，城陵磯水位發(fā)生變化主要是三峽工程引起的. 而李景保等[7]通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江洞庭湖的水量交換研究認(rèn)為江湖關(guān)系是互補(bǔ)過(guò)程，豐水期荊江三口對(duì)洞庭湖補(bǔ)給強(qiáng)，枯水期洞庭湖對(duì)長(zhǎng)江的補(bǔ)給強(qiáng)；何征等[8]發(fā)現(xiàn)洞庭湖在枯水期湖泊出流減緩，豐水期三口分流減少，江湖關(guān)系復(fù)雜多變. 柯文莉等[9]試圖通過(guò)研究洞庭湖水面面積與城陵磯水位的相關(guān)性，建立城陵磯水位在豐水期與洞庭湖水面面積的相關(guān)關(guān)系. Cheng等[10]分析三峽工程對(duì)洞庭湖水文變化的影響，表明洞庭湖秋季水位下降0.52～2.26 m，最低年水位日提前5～35 d. Dai等[11]建立2009-2013年三峽工程運(yùn)行對(duì)洞庭湖與長(zhǎng)江水體交換影響的水動(dòng)力模型，得出三峽工程運(yùn)行明顯降低了洞庭湖和干流的洪峰流量和洪澇量的結(jié)論. 以上針對(duì)長(zhǎng)江、洞庭湖江湖關(guān)系的研究雖然方法多種多樣，但結(jié)合監(jiān)利、城陵磯、螺山3個(gè)水文站歷史實(shí)測(cè)水文資料，分析長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文特征演變及相互機(jī)理的較少.

鑒于此，本文主要以城陵磯1904年建站以來(lái)100多年的長(zhǎng)系列水文資料，結(jié)合監(jiān)利站、螺山站的長(zhǎng)系列水文資料，系統(tǒng)分析匯流河段水文要素變化特征，進(jìn)一步梳理河段年內(nèi)分配、年際變化趨勢(shì)、突變特征及變化周期等，深化對(duì)江湖關(guān)系的認(rèn)識(shí). 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段經(jīng)歷的水利歷史背景特殊，是人類積極改造自然、利用自然的發(fā)展史，系統(tǒng)地對(duì)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文要素變化特征進(jìn)行深入分析，對(duì)今后進(jìn)一步治理和改善江湖關(guān)系意義重大.

1 研究區(qū)和資料情況

1.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段[12]，跨越湖北和湖南兩省交界區(qū)域，位于長(zhǎng)江中游，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，降水充足，但降水集中，降水量年際變化較大. 監(jiān)利水文站位于長(zhǎng)江下荊江河段，上距洞庭湖匯合口約80 km，是下荊江河段重要水文控制站. 城陵磯水文站位于洞庭湖出口段，上距長(zhǎng)江匯合口約4 km[13]，是洞庭湖出口河段水文控制站. 而螺山水文站位于長(zhǎng)江干流，下距洞庭湖與長(zhǎng)江匯合口約30 km[14]. 研究區(qū)具體位置見(jiàn)圖1.

圖1 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段示意圖Fig.1 Diagram of the Changjiang River and Lake Dongting confluence reach

1.2 資料來(lái)源與處理

本文依據(jù)的水文數(shù)據(jù)資料為長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局提供的長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段3個(gè)水文站的實(shí)測(cè)資料，包括逐日水位數(shù)據(jù)：監(jiān)利(1950-1969、1974-2017年)、城陵磯(1904-1938、1945-2017年)和螺山(1953-2017年)；以及逐日流量數(shù)據(jù)：監(jiān)利(1950-1969、1975-2017年)、城陵磯(1946-2017年)、螺山(1953-2017年). 資料的主要處理方法為：1)根據(jù)三站水位、流量逐日數(shù)據(jù)分析匯流河段年內(nèi)水文分布特征及年際水文變化特征，下文中水位的高程基面均采用凍結(jié)基面；2)利用M-K檢驗(yàn)[15]分析水文數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)及突變點(diǎn)；3)利用Morlet小波[16]函數(shù)分析水文數(shù)據(jù)的周期性變化；4)分析時(shí)段主要是考慮1966年下荊江裁彎取直、1981年葛洲壩運(yùn)行和2003年三峽水庫(kù)運(yùn)行進(jìn)行劃分.

2 長(zhǎng)江與洞庭湖匯流河段水文要素的分布特征

2.1 年內(nèi)水文要素的分布特征

2.1.1 水位 根據(jù)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段監(jiān)利、城陵磯、螺山三站的水位年內(nèi)變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，3個(gè)水文站的水位波動(dòng)特征相似(圖2). 洞庭湖水位變化大致可分為4個(gè)階段：12月至次年3月為枯水期，4-6月為漲水期，7-9月為豐水期，10-11月為退水期[16]. 監(jiān)利、城陵磯、螺山三站多年月均最大值均出現(xiàn)在7月，分別為33.18、29.95、29.24 m；監(jiān)利站多年月均最小值出現(xiàn)在2月，為24.47 m，而城陵磯、螺山二站多年月均最小值出現(xiàn)在1月，分別為19.85、18.89 m. 監(jiān)利、城陵磯、螺山三站月均最大值與最小值的差值分別為8.71、10.10、10.35 m. 匯流河段的年內(nèi)差值變化大，而洞庭湖水位比下荊江河段年內(nèi)變化大，造成長(zhǎng)江洞庭湖匯流后下游水位變化更明顯. 監(jiān)利、城陵磯、螺山三站漲水期的上升速率分別為2.00、2.24、2.22 m/月，退水期的下降速率分別為2.14、2.68、2.56 m/月，退水期下降速率快于漲水期的上升速率，漲水期和落水期的變化機(jī)理存在差異，季節(jié)性變化對(duì)洞庭湖水位的影響大于長(zhǎng)江干流.

圖2 水位的年內(nèi)變化Fig.2 Annual variation of water level

長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段的水面比降季節(jié)性變化明顯(圖3). 城陵磯站與螺山站的月均水面比降在0.035‰～0.046‰之間，最大比降發(fā)生在2月，最小比降發(fā)生在8月；監(jiān)利站與螺山站的月均水面比降在0.035‰～0.057‰之間，最大比降發(fā)生在1月，最小比降發(fā)生在7月；監(jiān)利站與城陵磯站的月均水面比降在0.034‰～0.053‰之間，最大比降發(fā)生在1月，最小比降發(fā)生在5月. 僅漲水期城陵磯-螺山河段的水面比降會(huì)大于監(jiān)利-城陵磯河段，豐枯水期及退水期均低于監(jiān)利-城陵磯河段水面比降. 年均相關(guān)系數(shù)顯示，城陵磯與螺山的年均相關(guān)系數(shù)R2為0.97，監(jiān)利與螺山的年均相關(guān)系數(shù)R2為0.96，城陵磯與監(jiān)利的年均相關(guān)系數(shù)R2為0.96. 3站相關(guān)性在漲水和退水期較穩(wěn)定，此期間相關(guān)性強(qiáng)，在枯水期和豐水期，相關(guān)性較弱. 枯水期時(shí)，城陵磯站與監(jiān)利站、城陵磯站與螺山站的水位關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，但監(jiān)利站與螺山站的水位關(guān)聯(lián)性較弱，表明長(zhǎng)江干流水位在枯水期受洞庭湖影響明顯；豐水期時(shí)，螺山站與監(jiān)利站的水位關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，而螺山站與城陵磯站的水位關(guān)聯(lián)性弱，表明豐水期長(zhǎng)江城陵磯下游干流水位受洞庭湖來(lái)流的影響減弱，而受荊江來(lái)流影響增強(qiáng).

圖3 三站之間的水面比降及相關(guān)系數(shù)的年內(nèi)變化Fig.3 Annual variation of the water surface slope and correlation coefficient

2.1.2 流量 根據(jù)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段三站年內(nèi)流量變化規(guī)律(圖4)，將城陵磯出流與荊江來(lái)流即城陵磯站流量與監(jiān)利站流量定義為匯流比，以下簡(jiǎn)稱匯流比. 從圖4可以看出，3-6月城陵磯站流量大于監(jiān)利站，期間洞庭湖出流對(duì)下游螺山河段流量的貢獻(xiàn)率較大，占48.9%～54.6%，匯流比在1.04～1.28之間. 該時(shí)段處于漲水期，洞庭湖出流對(duì)下游水位上漲驅(qū)動(dòng)作用明顯，相關(guān)性強(qiáng). 從7月至次年2月監(jiān)利站流量大于城陵磯站，即荊江來(lái)流對(duì)下游螺山河段流量的貢獻(xiàn)率較大，占58.2%～69.3%，匯流比在0.48～0.84之間. 尤其是枯水期荊江來(lái)流占的比重最大，即匯流比最小.

圖4 流量及其占比的年內(nèi)變化Fig.4 Annual variation of flow and its percentage

匯流河段年徑流量主要集中在5-9月(圖5)，監(jiān)利站、城陵磯站、螺山站各占其年徑流總量的65.59%、73.44%、63.64%. 三站最大月徑流量均出現(xiàn)在7月，各占年徑流總量的16.50%、16.34%、16.45%. 城陵磯站最小月徑流量一般出現(xiàn)在1月，占年徑流總量的2.57%；而螺山站、監(jiān)利站一般出現(xiàn)在2月，各占年徑流總量的3.02%、3.06%. 可見(jiàn)枯水期經(jīng)城陵磯流入長(zhǎng)江的流量較小，螺山站流量來(lái)自長(zhǎng)江干流.

圖5徑流量及其占比的年內(nèi)變化Fig.5 Annual variation of runoff and its percentage

2.2 年際水文變化特征

2.2.1 水位 從長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段監(jiān)利站、螺山站、城陵磯站歷年水位時(shí)空分布變化(圖6)可知，城陵磯站和螺山站水位在高洪期間關(guān)聯(lián)密切，而監(jiān)利站高洪時(shí)由于洞庭湖調(diào)蓄使得下游螺山站洪水明顯緩和. 由于城陵磯站與螺山站之間距離較近，兩者水位圖譜關(guān)聯(lián)性較強(qiáng). 隨著年份的變化，城陵磯站與螺山站低水變化明顯，分界點(diǎn)是1980s，其整體上升顯著. 監(jiān)利站的低水位也在上升，不過(guò)明顯的分界點(diǎn)是2003年后. 那么城陵磯站與螺山站低水位上升主要是由于地形的改變[17-18]，監(jiān)利站的低水位上升則是由于三峽工程的調(diào)蓄作用[11,19]. 高洪期，城陵磯站發(fā)生時(shí)期相比1950s明顯提前，監(jiān)利站發(fā)生時(shí)期則在逐年提前.

城陵磯站和螺山站的年平均水位、最高水位、最低水位整體呈上升趨勢(shì)，而監(jiān)利站水位變化整體穩(wěn)定. 1951-1966年相比1904-1950年，城陵磯站高、中、低水位均有所下降，變幅為0.02～0.36 m. 1967-1980年相比1951-1966年，監(jiān)利站高水位上升，中、低水位下降，而城陵磯站、螺山站水位均呈上升趨勢(shì)，變幅為0.17～0.58 m. 1966-1969年實(shí)施過(guò)下荊江裁彎取直工程，該工程應(yīng)該是引起江湖匯流河段水位上升的主要因子. 1981-2002年相比1951-1966年，監(jiān)利站、城陵磯站、螺山站水位均上升明顯，變幅在0.23～0.97 m之間. 很多學(xué)者都探討過(guò)匯流河段水位上升的原因，大多數(shù)認(rèn)為是河床形態(tài)改變引起的；2003-2017年相比1981-2002年，監(jiān)利站、城陵磯站、螺山站表現(xiàn)為低水位上升且波動(dòng)幅度小，中、高水位下降，主要是三峽工程調(diào)蓄作用造成的. 從百年來(lái)看，1968-2017年相比1904-1967年，城陵磯站水位整體抬升，高、中、低水位分別抬升0.98、0.56、1.46 m，即匯流河段百年來(lái)水位特征變化明顯.

圖6 水位的年際變化Fig.6 Interannual variation of water level

2.2.2 流量 從長(zhǎng)江洞庭湖江湖匯流河段監(jiān)利站、城陵磯站、螺山站的年徑流量及特征流量年際變化(圖7)可以看出，監(jiān)利站多年平均徑流量、最小流量均逐漸增長(zhǎng)，最大流量變化不明顯. 城陵磯站多年平均徑流量及最大流量一直呈減小趨勢(shì)，即洞庭湖出流整體減??；而其最小流量在1951-1980年間整體呈減小趨勢(shì)，1981-2017年間逐漸增大. 螺山站多年平均徑流量、最大流量基本穩(wěn)定，而最小流量呈比較穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì). 城陵磯站與監(jiān)利站年徑流量之比一直在減小，由1951-1966年的1.26已降低到2003-2017年的0.66.

圖7 徑流及特征流量的年際變化Fig.7 Interannual variation of runoff and characteristic flow

長(zhǎng)江洞庭湖江湖匯流河段監(jiān)利、城陵磯、螺山三站徑流年際極值比(為使數(shù)據(jù)具有可比性，徑流年際極值比同乘0.1)介于1.29～2.80之間，徑流變差系數(shù)介于0.076～0.366之間(圖8). 城陵磯站的徑流年際極值比和變差系數(shù)變化較大，說(shuō)明洞庭湖出流徑流豐枯變化較劇烈，差異大；螺山站相對(duì)監(jiān)利站而言變化較大.

圖8 徑流年際極值比和變差系數(shù)Fig.8 Runoff variation extreme value ratio and coefficient

2.3 水文特征參數(shù)變化的趨勢(shì)特征及突變點(diǎn)

對(duì)長(zhǎng)江洞庭湖江湖匯流段3個(gè)水文站的年徑流量變化進(jìn)行M-K突變點(diǎn)檢驗(yàn)(圖9)，其中UK統(tǒng)計(jì)量為正序列統(tǒng)計(jì)量，UB為逆序列統(tǒng)計(jì)量，0.05顯著水平為95%置信區(qū)間. 在1954-2017年時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)利河段年徑流量變化呈先減小后增加的趨勢(shì)，1970s是分界點(diǎn)，平均水位變化基本呈先減小后增加的趨勢(shì)，1960年也出現(xiàn)突變點(diǎn). 城陵磯站年徑流量變化一直呈減小趨勢(shì)，平均水位變化則呈先減小后增加的趨勢(shì)，兩者在1960和1973年均出現(xiàn)突變，年徑流變化也在2008年出現(xiàn)明顯突變. 螺山年徑流量變化一直在波動(dòng)，明顯的突變點(diǎn)是2008年，平均水位變化與城陵磯站平均水位變化一致，兩者也在1960年有一個(gè)突變點(diǎn). 從M-K突變檢驗(yàn)分析看出，城陵磯站與監(jiān)利站的年徑流量變化是相反的，也證實(shí)洞庭湖出流與下荊江來(lái)流相互影響、相互制約、此消彼漲. 兩者相互改變的交界點(diǎn)是1970s，即荊江裁彎取直后，證明裁彎取直是造成兩者改變的主要原因. 另外，城陵磯站和螺山站在2008年也出現(xiàn)了一個(gè)突變點(diǎn)，其與三峽蓄水密切相關(guān)，三峽水庫(kù)開始進(jìn)行175 m實(shí)驗(yàn)性蓄水. 城陵磯站與螺山站的平均水位變化趨勢(shì)基本一致，即兩者之間關(guān)聯(lián)密切. 三站年徑流量、平均水位變化均在1960年出現(xiàn)突變點(diǎn)，考慮到當(dāng)時(shí)大規(guī)模的圍湖造田及興建排澇工程，應(yīng)該是湖水庫(kù)容減小及排澇引起的干流徑流、水位增加.

圖9 M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)(a～c:年徑流量；d～f：年平均水位)Fig.9 M-K mutation test (a-c: annual runoff; d-f: annual water level)

2.4 水文要素變化的周期特征

圖10為采用Morlet小波函數(shù)對(duì)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文序列數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性變化特征分析的成果，從數(shù)據(jù)波動(dòng)周期的等高線圖可知：小波變換系數(shù)實(shí)部為正值，對(duì)應(yīng)徑流量、水位增大；小波變化系數(shù)實(shí)部為負(fù)值，對(duì)應(yīng)年徑流量、水位減小. 城陵磯站和螺山站徑流、水位變化周期比較一致，尤其是水位變化周期較為吻合. 監(jiān)利站與城陵磯站、螺山站的周期波動(dòng)差別較大. 城陵磯站、螺山站年徑流量序列16、32 a尺度上的波動(dòng)比較明顯，分別出現(xiàn)了4、2個(gè)高低徑流交替震蕩中心；城陵磯站、螺山站水位序列16、64 a尺度上波動(dòng)較為明顯，分別出現(xiàn)了4、1個(gè)高低水位交替震蕩中心. 監(jiān)利站年徑流量序列8～16、32 a尺度上波動(dòng)明顯，水位序列8、32 a尺度上波動(dòng)明顯.

監(jiān)利站年徑流量、水位平均周期為8 a，城陵磯站和螺山站的年徑流量、水位平均周期為16 a. 監(jiān)利站在32 a尺度上水位呈“減小-增加-減小”的趨勢(shì)；城陵磯站與螺山站水位關(guān)聯(lián)密切，在64 a尺度上水位均呈“減小-增加”的趨勢(shì).

圖10 Morlet小波變換系數(shù)實(shí)部時(shí)頻分布Fig.10 Real part time-frequently distribution from Morlet wavelet transform coefficients

3 江湖匯流河段水文相互影響機(jī)理

3.1 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文關(guān)系變化原因探討

1954-2017年，長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段受到幾次較大的工程影響. 在1960s以前，洞庭湖區(qū)內(nèi)澇災(zāi)害嚴(yán)重，造成湖區(qū)經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，為了改善內(nèi)澇清空，1960s-1970s，修建了很多排澇工程，再加上此期間大規(guī)模的圍湖造田，造成河道流量增加，引起匯流河段徑流、水位的上漲. 1967-1969年，為了加大長(zhǎng)江干流下泄能力，下荊江河段實(shí)施人工裁彎取直工程，該工程對(duì)江湖關(guān)系影響較大，造成長(zhǎng)江入荊江三口分流減小，江湖匯流河段洞庭湖出流與下荊江來(lái)流匯流比發(fā)生較大改變. 1970s-1980s，撇洪渠工程的建設(shè)以及葛洲壩工程竣工通航，此期間匯流河段枯水期水位逐漸上升，眾多學(xué)者[17]認(rèn)為這是河段淤積引起的. 1986-1996年，實(shí)施洞庭湖一期治理，11個(gè)重點(diǎn)堤垸堤防鞏固達(dá)標(biāo)，湖區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)得到提高，但也是引起河道內(nèi)水位上漲的原因之一. 2003-2008年，三峽工程2003年開始蓄水，2008年完成175 m試驗(yàn)性蓄水，眾多學(xué)者[19]均以2003年三峽工程開始蓄水為分界點(diǎn)來(lái)研究三峽工程的影響，本文M-K檢驗(yàn)表明2008年才是徑流的突變點(diǎn)，也就是2008年三峽完成175 m試驗(yàn)性蓄水對(duì)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段的影響才更加明顯.

3.2 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段匯流比變化

匯流比為城陵磯站流量與監(jiān)利站流量之比，圖11a顯示了1954-2017年4個(gè)時(shí)期匯流比此消彼漲的劇烈變化. 為研究匯流比與3個(gè)測(cè)站之間的復(fù)雜關(guān)系，以螺山站流量為橫坐標(biāo)，以匯流比為縱坐標(biāo)，對(duì)4個(gè)不同時(shí)期的匯流比進(jìn)行點(diǎn)繪(圖11b). 結(jié)果表明：匯流比在年內(nèi)整體上呈先增大再減小的趨勢(shì)，1954-2017年間，匯流比最大值一直在降低，其發(fā)生時(shí)間在逐漸提前. 1967-1980年相比1954-1966年，匯流比最大值降低0.5左右. 1981-2002年相比1967-1980年，匯流比最大值發(fā)生時(shí)間提前約2個(gè)月. 即洞庭湖出流一直在減小，年內(nèi)長(zhǎng)江干流受洞庭湖出流影響明顯的時(shí)間在不斷縮短. 根據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)看，引起匯流比降低提前主要是下荊江裁彎取直、三峽蓄水等工程引起的，導(dǎo)致三口入洞庭湖的流量減小[20]，洞庭湖出流相應(yīng)減小.

匯流比與螺山站流量的關(guān)系則越來(lái)越集中，1954-2017年來(lái)，螺山站高洪時(shí)期匯流比值逐漸變小，表明近年來(lái)高洪時(shí)期洞庭湖出流對(duì)長(zhǎng)江干流的影響減??；最大比值越來(lái)越集中在螺山流量為15000～25000 m3/s的區(qū)間，表明該流量下洞庭湖出流影響最大. 匯流比的變化表明洞庭湖出流對(duì)長(zhǎng)江干流的影響越來(lái)越弱，尤其是高洪時(shí)期影響明顯減小，年內(nèi)影響時(shí)間也在不斷縮短，僅在漲水期影響較大；相反，長(zhǎng)江干流下荊江河段來(lái)流在不斷增加，影響在加大，高洪時(shí)期影響明顯加強(qiáng)，影響時(shí)間在不斷增加. 洞庭湖出流與下荊江來(lái)流一直是此消彼漲、相互影響、相互制約的.

圖11 城陵磯與監(jiān)利站匯流比的變化Fig.11 The confluence ratio between Chenglingji and Jianli Stations

圖12 監(jiān)利(a)、城陵磯(b)、螺山(c)各站水位與螺山流量的關(guān)系Fig.12 Relationship between the water levels of Jianli (a)， Chenglingji (b), Luoshan (c) Stations and discharges of Luoshan

3.3 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水位流量關(guān)系變化

長(zhǎng)江洞庭湖江湖匯流處水位流量關(guān)系的改變對(duì)長(zhǎng)江中下游水文情勢(shì)影響重大，研究水位流量關(guān)系的變化極為重要. 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段監(jiān)利、城陵磯、螺山3站水位與螺山站流量關(guān)系如圖12所示，看出螺山站流量與3站的水位關(guān)聯(lián)性是密切相關(guān)的，可以用螺山站流量來(lái)推算長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段的水位. 1954-2017年間，3站的水位流量關(guān)系整體變化基本一致，1967-1980年相比1954-1966年， 40000 m3/s以下流量級(jí)，對(duì)應(yīng)城陵磯站、螺山站水位抬升，40000 m3/s以上流量級(jí)，對(duì)應(yīng)監(jiān)利站水位抬升、螺山站水位下降；1981-2002年相比1967-1980年，20000 m3/s以上流量級(jí)，對(duì)應(yīng)監(jiān)利站、城陵磯站、螺山站水位均有所下降；2003-2017年相比1981-2002年，3站水位流量關(guān)系變化明顯，且水位流量關(guān)系規(guī)律性不強(qiáng)、不集中，線性上看20000 m3/s以下流量級(jí)，對(duì)應(yīng)水位抬升，20000 m3/s以上流量級(jí)，對(duì)應(yīng)水位下降. 相關(guān)數(shù)據(jù)表明：三峽工程對(duì)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水位流量關(guān)系有一定影響，改變了河道的自然流態(tài)，水位流量關(guān)系受調(diào)蓄影響較大.

4 結(jié)論

1)長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文特征年內(nèi)分配有較大差異性，季節(jié)性變化明顯. 枯水期匯流段下游水位與洞庭湖水位關(guān)聯(lián)性強(qiáng)；豐水期則與荊江水位關(guān)聯(lián)性強(qiáng). 3-6月漲水期，洞庭湖出流較荊江來(lái)流大，其余時(shí)段下荊江來(lái)流比重大. 長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文特征年際變化表現(xiàn)為：城陵磯站和螺山站的年平均水位、最高水位、最低水位整體呈上升趨勢(shì)，而監(jiān)利站水位變化整體穩(wěn)定. 監(jiān)利站多年平均徑流量、最小流量均逐漸增長(zhǎng)，最大流量無(wú)明顯變化；城陵磯站多年平均徑流量及最大流量一直呈減小趨勢(shì)，而最小流量在1951-1980年整體呈減小趨勢(shì)，1981-2017年逐漸增大；螺山站多年平均徑流量、最大流量基本穩(wěn)定，最小流量一直穩(wěn)定增長(zhǎng).

2)1954-2017年，長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段受到幾次較大工程的影響. 結(jié)合M-K突變檢驗(yàn)表明下荊江裁彎取直和三峽蓄水175 m對(duì)江湖水文特征的影響較為顯著. Morlet小波分析長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段水文序列周期性變化特征表明：監(jiān)利站年徑流量、水位平均周期約為8 a，城陵磯站和螺山站的年徑流量、水位平均周期約為16 a.

3)匯流比在年內(nèi)整體上呈先增大再減小的趨勢(shì)，1954-2017年間，匯流比的最大值一直在降低，其發(fā)生時(shí)間逐漸提前. 這些變化主要是下荊江裁彎取直、三峽蓄水等工程引起的，導(dǎo)致三口入洞庭湖的流量減小，洞庭湖出流相應(yīng)減小.

本文從匯流河段3個(gè)水文站的相互關(guān)系結(jié)合匯流比等要素變化討論了長(zhǎng)江洞庭湖匯流河段的演變特性，深入研究了匯流河段水文演變特征. 但是，匯流河段水動(dòng)力特性、泥沙輸移等演變特征并未考慮，后期將引入相關(guān)研究分析，為江湖關(guān)系的研究提供更好的技術(shù)支撐.