鄧 欣,司 源,楊 坪 宏,劉 曉 波,董 飛,李 廷 真

(1.重慶三峽學(xué)院 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,重慶 404020; 2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100038; 3.云南省水文水資源局,云南 昆明 650106)

0 引 言

湖泊是水陸與大氣物質(zhì)交換的樞紐,承擔(dān)能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)及信息傳遞的重要作用[1-2]。湖泊作為區(qū)域水系生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,在調(diào)節(jié)徑流、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境和保持生物多樣性方面起著重要作用,可作為天然“指示器”反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況和氣候變化,此外水利工程建設(shè)、土地利用、取用水等人類(lèi)活動(dòng)會(huì)對(duì)湖泊產(chǎn)生一定影響[3-5]。湖泊水位能最直觀地反映湖泊水情,水位波動(dòng)不僅會(huì)引起水質(zhì)變化,還會(huì)影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。研究湖泊水位變化特征及影響因素對(duì)流域水資源開(kāi)發(fā)利用、水環(huán)境保護(hù)以及水生態(tài)安全保障具有重要意義[6-8]。

近年來(lái),諸多學(xué)者針對(duì)不同區(qū)域湖泊的水文變化情勢(shì)進(jìn)行了研究。劉柏君等[9]基于西北半干旱區(qū)湖泊岱海湖1959～2018年的水文氣象數(shù)據(jù),通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)、Hurst系數(shù)法等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法以及Partial Mantel檢驗(yàn)法構(gòu)建湖區(qū)水文模型來(lái)分析湖區(qū)水位變化趨勢(shì),得出研究時(shí)段湖泊水位顯著下降主要是由氣候變化與水土資源開(kāi)發(fā)利用所導(dǎo)致的。盛昱鳳等[10]基于南方濕潤(rùn)地區(qū)太湖1960～2018年的水位數(shù)據(jù),采用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、Morlet小波分析等方法分析太湖水位變化特征及影響因素,指出2000年以前太湖水位對(duì)降水的響應(yīng)十分敏感,而2000年后隨水利工程建設(shè)太湖水位受人為調(diào)控影響而趨于穩(wěn)定。不同氣候條件下影響不同區(qū)域湖泊水位變化的因素不盡相同,需結(jié)合湖泊水情采用一定方法量化分割氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)的影響,從而提出針對(duì)性的調(diào)控措施。

撫仙湖是中國(guó)蓄水量最大的深水型淡水湖泊,是滇中地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要載體和生命線(xiàn)[11]。2008年撫仙湖-星云湖出流改道工程完成,由于撫仙湖成為星云湖的上級(jí)湖,撫仙湖入湖來(lái)源減少,導(dǎo)致水位相較于2008年以前下降現(xiàn)象極為明顯。近幾十年來(lái),氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的疊加影響[12],導(dǎo)致?lián)嵯珊那閯?shì)發(fā)生變化。然而,當(dāng)前研究主要針對(duì)撫仙湖水位趨勢(shì)的變化特征[11,13-14],缺乏氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)對(duì)撫仙湖水位變化影響的研究,難以為合理確定變化環(huán)境下的撫仙湖生態(tài)水位提供參考。綜上,本文以撫仙湖為對(duì)象,基于1953～2020年逐日實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù),借助趨勢(shì)檢驗(yàn)、突變檢驗(yàn)、水量平衡、累積量斜率變化率等方法分析撫仙湖水位變化趨勢(shì)及規(guī)律,探究湖面降水和蒸發(fā)、入湖徑流等分項(xiàng)對(duì)湖泊水量變化的影響,量化氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)因素對(duì)撫仙湖水位變化的貢獻(xiàn),以期為撫仙湖水位的預(yù)測(cè)及調(diào)控提供參考。

1 材料及方法

1.1 研究區(qū)概況

撫仙湖(24°21′28″N～24°38′00″N,102°49′12″E～102°57′26″E)地處云南省玉溪市境內(nèi),居滇中盆地中心,距昆明市東南60 km,橫跨澄江市、江川縣與華寧縣,隸屬南盤(pán)江流域西江水系。撫仙湖流域面積674.69 km2,水域面積216.6 km2,湖體南北長(zhǎng)31.4 km,湖最寬處11.8 km,湖岸線(xiàn)總長(zhǎng)100.8 km,最大水深158.9 m,平均水深95.2 m,湖體總蓄水量206.2億m3,占云南省九大高原湖泊總蓄水量的71.8%[15]。撫仙湖地屬中亞熱帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,具有四季如春、干濕分明的氣候特征。常年平均氣溫15.5 ℃,多年平均降雨量800～1 100 mm,全年80%～90%降雨量集中于雨季5～10月。蒸發(fā)量一般大于降水量,介于1 200～1 900 mm之間。撫仙湖流域水系及監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位分布見(jiàn)圖1。

圖1 撫仙湖流域水系及監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

撫仙湖1953～2020年逐日水位數(shù)據(jù)采用海口水文站實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)。撫仙湖流域1962～2020年降水、蒸發(fā)、徑流數(shù)據(jù)由云南省水文水資源局玉溪分局提供。其中,降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自?？谒恼?、江川氣象站、澄江氣象站、東大河水庫(kù)、梁王河水庫(kù)、茶爾山水庫(kù)6個(gè)站點(diǎn);蒸發(fā)數(shù)據(jù)來(lái)自?？谒恼尽Ｐ枰f(shuō)明的是,撫仙湖流域平均蒸發(fā)量參考趙耀等[16]文獻(xiàn)中澄江市、華寧縣、江川縣基本氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù),根據(jù)?？谡?962～2020年蒸發(fā)量與3站平均蒸發(fā)量的相關(guān)關(guān)系擬合線(xiàn)性關(guān)系式,將3站平均蒸發(fā)量插補(bǔ)延長(zhǎng)至1962～2020年系列長(zhǎng)度。

1.3 研究方法

1.3.1趨勢(shì)檢驗(yàn)

Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)[17]定義的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量S的計(jì)算公式為

(1)

式中:S為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量;x為時(shí)間序列數(shù)據(jù),其中xi、xj分別為第i、j時(shí)間序列對(duì)應(yīng)的觀測(cè)值,且i

(2)

式中:Z為正值表示上升趨勢(shì),負(fù)值表示減少趨勢(shì),Z的絕對(duì)值大于等于1.645、1.96、2.576時(shí)表示分別通過(guò)了置信度90%、95%、99%的顯著性檢驗(yàn)。

1.3.2突變檢驗(yàn)

采用累積距平法[18]與Pettitt突變檢驗(yàn)法[19]綜合確定時(shí)間序列突變點(diǎn)。根據(jù)累積距平值的起伏可判斷時(shí)間序列的演變趨勢(shì)及變化,并通過(guò)累積距平的轉(zhuǎn)點(diǎn)判斷其突變點(diǎn)。

Pettitt突變檢驗(yàn)通過(guò)給出一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)序列X|xτ,τ=1,2,3,…,n,n為樣本大小,若序列在τ(1≤τ≤n-1)處出現(xiàn)變化點(diǎn)[20],則定義相應(yīng)的Pettitt統(tǒng)計(jì)量Uτ,n為

(3)

令K=max(|Uτ,n|),則認(rèn)為K所在的T時(shí)刻為可能的變化點(diǎn)位置[21]。對(duì)應(yīng)變化點(diǎn)的顯著性水平為

P≌2exp[-6K2/(n3+n2)]

(4)

若P≤0.05,則認(rèn)為T(mén)時(shí)刻為統(tǒng)計(jì)上顯著的變化點(diǎn)位置。

1.3.3水量平衡

根據(jù)水量平衡原理[22-24],湖泊水量平衡方程可表示為

ΔVi=Pi-Ei+Ri-Qi+ε

(5)

式中:ΔVi為i年湖體水量變化量;Pi為i年湖面降雨量;Ei為i年湖面蒸發(fā)量;Ri為i年地表入湖徑流量;Qi為i年出湖水量,包括出湖徑流量和直接從湖體取水量;ε為水量平衡方程中的余項(xiàng),包括不能通過(guò)實(shí)際觀測(cè)獲取的地下水交換量及誤差。

1.3.4累積量斜率變化率法

累積量斜率變化率法[25]用于定量評(píng)估氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)程度。假設(shè)年徑流量變化受降水與蒸發(fā)影響,降水、蒸發(fā)、徑流隨年份的累積曲線(xiàn)斜率則為同倍比變化。將變量所有影響因素的綜合定義為100,根據(jù)各種影響因素隨時(shí)間累積斜率占變量累積斜率變化率的比值推求各種影響因素對(duì)變量的影響程度[26-28]。計(jì)算公式為

RSR=100×(SRa-SRb)/SRb=100×(SRa/SRb-1)

(6)

RSP=100×(SPa-SPb)/SPb=100×(SPa/SPb-1)

(7)

RSE=100×(SEa-SEb)/SEb=100×(SEa/SEb-1)

(8)

CP=100×RSP/RSR

(9)

CE=-100×RSE/RSR

(10)

CH=100-CP-CE

(11)

式中:RSR,RSP,RSE為變化期徑流、降水、蒸發(fā)的變化率;SRb,SPb,SEb為基準(zhǔn)期徑流、降水、蒸發(fā)的年累積斜率;SRa,SPa,SEa為變化期徑流、降水、蒸發(fā)的年累積斜率;CP,CE,CH為變化期降水、蒸發(fā)、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 撫仙湖水位變化特征

2.1.1年際變化特征

1953～2020年撫仙湖?？谡局鹉晁蛔兓^(guò)程見(jiàn)圖2,在研究時(shí)段內(nèi)撫仙湖年均水位保持在1 720.78～1 723.05 m,多年平均水位為1 722.03 m;最高年均水位出現(xiàn)在2008年,為1 723.05 m;最低年均水位出現(xiàn)在2014年,為1 720.78 m;最低年均水位與最高年均水位之間的差值為2.27 m。采用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)分析水位變化過(guò)程趨勢(shì)性,檢驗(yàn)結(jié)果為Z=|-0.259|<1.645,α=0.398>0.1即沒(méi)有通過(guò)置信度90%的顯著性檢驗(yàn),表明撫仙湖水位68 a間雖呈下降趨勢(shì)但趨勢(shì)并不明顯,下降的平均速率約0.001 7 m/a。1953～2020年撫仙湖?？谡局鹉晁焕鄯e距平結(jié)果見(jiàn)圖3。在68 a間撫仙湖水位整體呈現(xiàn)上升(1953～1974年)-下降(1975～1994年)-上升(1995～2011年)-下降(2012～2020年)的趨勢(shì)。累積年均水位高于多年平均年均水位(即累積正距平)有37 a,低于多年平均年均水位(即累積負(fù)距平)有29 a,兩者相等的有2 a。其中,累積正距平主要集中于1962～1981年、2002～2019年;累積負(fù)距平主要集中于1953～1961年、1982～2001年。通過(guò)曲線(xiàn)明顯的上下起伏可診斷出發(fā)生突變的時(shí)間為1974,1994,2011年。

圖3 1953～2020年撫仙湖?？谡局鹉晁焕鄯e距平結(jié)果

采用Pettitt突變檢驗(yàn)分析?？谡?953～2020年年均水位序列突變性,檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4(a),檢測(cè)出突變點(diǎn)為2011年,顯著性水平P<0.1。進(jìn)一步以2011年為界將水位序列劃分為1953～2011年、2012～2020年2個(gè)序列,檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4(b),1953～2011年序列具有顯著性突變點(diǎn)1994年,顯著性水平P<0.01,而2012～2020年序列則沒(méi)有檢驗(yàn)到顯著性突變點(diǎn)。綜合累積距平與Pettitt突變檢驗(yàn)的結(jié)果,確定撫仙湖歷史水位序列突變年份為1994年和2011年。

圖4 1953～2020年撫仙湖水位序列Pettitt突變檢驗(yàn)結(jié)果

2.1.2年內(nèi)變化特征

根據(jù)水位序列突變性檢驗(yàn)結(jié)果可將研究時(shí)段劃分為3個(gè)階段,分別為:1953～1994年、1995～2011年、2012～2020年。3個(gè)階段的多年平均月均水位過(guò)程見(jiàn)圖5,年內(nèi)水位變化均呈下降-上升-下降的趨勢(shì)。3個(gè)階段中最高月均水位均出現(xiàn)在10月,分別為1 722.23,1 722.92,1 721.53 m;最低月均水位出現(xiàn)在5月,分別為1 721.65,1 722.35,1 721.09 m。

圖5 3個(gè)階段撫仙湖多年平均月均水位過(guò)程

撫仙湖月均水位的季節(jié)性變化見(jiàn)圖6。3個(gè)階段均呈先上升后下降的趨勢(shì),均為秋季月均水位最高,平均值分別為1 722.20,1 722.90,1 721.50 m;春季月均水位最低,平均值分別為1 721.71,1 722.41,1 721.12 m。從四季25～75分位數(shù)閾值變化來(lái)看,1995～2011年、2012～2020年兩個(gè)階段夏季水位閾值范圍波動(dòng)最大,分別為1 722.93～1 722.30 m、1 721.67～1 720.89 m;1953～1994年階段四季的分位數(shù)變化波動(dòng)不明顯。經(jīng)分析可知,云南省雨季是5～10月,湖泊水位對(duì)入湖流量的響應(yīng)具有滯后性[29],一般雨季結(jié)束前后才達(dá)到一年中的峰值,汛期由于夏季暴雨使水位在6～8月上漲,汛期結(jié)束后10月達(dá)到年內(nèi)月均水位的峰值,從11月至次年5月由于得不到水源補(bǔ)充而下降。

圖6 3個(gè)階段撫仙湖月均水位季節(jié)變化箱型圖

2.2 撫仙湖水位變化影響因素分析

2.2.1水量平衡要素分析

對(duì)撫仙湖1962～2020年湖面降水、湖面蒸發(fā)以及入湖徑流序列數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn),見(jiàn)圖7。檢驗(yàn)結(jié)果為:Z降=|-1.32|<1.645,Z蒸=|-1.61|<1.645,Z徑=|-3.49|≥2.576時(shí),置信水平α降=0.09<0.1,α蒸=0.054<0.1,α徑=0.000 2<0.01。由此可知,撫仙湖湖面降水、湖面蒸發(fā)均呈下降趨勢(shì),但不顯著,沒(méi)有通過(guò)趨勢(shì)檢驗(yàn);徑流呈明顯的下降趨勢(shì),通過(guò)置信度99%的顯著性檢驗(yàn)。

圖7 1962～2020年撫仙湖湖面降水量、湖面蒸發(fā)量及入湖徑流量年際變化趨勢(shì)

根據(jù)歷年資料,在出流改道工程之前(即2008年以前),撫仙湖自?？诤佣嗄昶骄龊?.934億m3,2008～2010年間出湖水量包含撫仙湖經(jīng)隔河流入星云湖與直接從湖體取水,2010年以后的出湖水量主要為直接從湖體取水。水量平衡分析結(jié)果見(jiàn)表1。1962～1994年階段,入湖徑流量占湖泊補(bǔ)給量的48.3%,湖面降水占51.7%;湖面蒸發(fā)量占湖水消耗量的74.4%,出湖水量與湖體直接取水量占25.6%;1994年與1962年湖泊蓄水量相比,湖水量減少約1.618億m3,同期水位下降約0.76 m。1995～2011年階段,入湖徑流量占湖泊補(bǔ)給量的46.8%,湖面降水占53.2%;湖面蒸發(fā)量占湖水消耗量的76.8%,出湖水量與湖體直接取水量占23.2%;2011年與1994年湖泊蓄水量相比,湖水量增加約0.745億m3,同期水位上升約0.35 m。2012～2020年階段,入湖徑流占湖泊補(bǔ)給量的35.0%,湖面降水占65.0%;湖面蒸發(fā)量占湖水消耗量的95.4%,出湖水量與湖體直接取水量占4.6%;2020年與2011年湖泊蓄水量相比,湖水量減少約1.461億m3,同期水位下降約0.69 m。1962～1994年階段與1995～2011年階段相比,水量平衡各分項(xiàng)變化量及占比相差不大,而從1995～2011年階段到2012～2020年階段,入湖徑流、出湖水量與其他分項(xiàng)相比變化量較大,多年平均入湖徑流下降0.626億m3,出湖水量減少的情況下,水位仍在下降,表明水位受入湖徑流影響較大。

表1 撫仙湖3個(gè)階段水量平衡分析結(jié)果

2.2.2氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)入湖徑流的影響

根據(jù)累積徑流-年份相關(guān)圖的拐點(diǎn),再結(jié)合撫仙湖-星云湖的出流改道工程竣工時(shí)間,綜合考慮后選取1974年和2008年為撫仙湖流域徑流序列的劃分節(jié)點(diǎn),將研究時(shí)段劃分為階段A(1962～1974年)、階段B(1975～2008年)和階段C(2009～2020年)3個(gè)時(shí)期。各階段流域年徑流量、年降雨量、年蒸發(fā)量累積曲線(xiàn)見(jiàn)圖8。經(jīng)累積量斜率變化率公式計(jì)算,各階段流域降水、蒸發(fā)、徑流的累積斜率變化率,以及氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)流域徑流變化的貢獻(xiàn)率結(jié)果見(jiàn)表2。與階段A相比,階段B氣候變化貢獻(xiàn)率為10.0%,人類(lèi)活動(dòng)貢獻(xiàn)率為90.0%,階段C氣候變化貢獻(xiàn)率為18.1%,人類(lèi)活動(dòng)貢獻(xiàn)率為81.9%。結(jié)果表明,氣候變化對(duì)徑流的貢獻(xiàn)率在10.0%～18.1%之間,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流的貢獻(xiàn)率在81.9%～90.0%之間,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流減少的影響遠(yuǎn)大于氣候變化對(duì)徑流減少的影響,雖然C階段人類(lèi)活動(dòng)的貢獻(xiàn)率明顯下降,但人類(lèi)活動(dòng)仍是影響撫仙湖流域徑流減少最主要的因素。

表2 氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流變化的貢獻(xiàn)率

圖8 撫仙湖流域累積年徑流量、累積年降水量、累積年蒸發(fā)量

3 討 論

3.1 撫仙湖水位保障程度分析

2008～2014年,撫仙湖水位驟降2.27 m,2008年為歷史最高水位1 723.05 m,2014年達(dá)到歷史最低水位1 720.78 m,一方面由于2008年撫仙湖-星云湖出流改道工程竣工后,湖水改由撫仙湖流向星云湖從而導(dǎo)致?lián)嵯珊谎杆傧陆怠Ａ硪环矫媾c2009～2013年連續(xù)5 a大旱有關(guān),撫仙湖流域降水量大幅減少,枯水影響導(dǎo)致其水位急劇下降至68 a來(lái)歷史最低水位。根據(jù)2016年修訂的《云南省撫仙湖保護(hù)條例》以及2021年水利部印發(fā)的《第二批重點(diǎn)河湖生態(tài)流量保障目標(biāo)》可知,撫仙湖最高蓄水位為1 723.35 m,調(diào)度管理目標(biāo)水位為1 721.65 m,主要控制斷面海口的最小生態(tài)水位為1 720.77 m。通過(guò)2017～2020年撫仙湖日尺度水位資料分析,逐日水位均滿(mǎn)足最小生態(tài)水位1 720.77m要求。統(tǒng)計(jì)撫仙湖水位高于調(diào)度管理目標(biāo)1 721.65 m的情況,結(jié)果見(jiàn)圖9。2017年全年日均水位達(dá)到調(diào)度管理目標(biāo)的天數(shù)占38%,最低日均水位為1 721.06 m;2018年全年日均水位達(dá)到調(diào)度管理目標(biāo)的天數(shù)占86%,最低日均水位為1 721.61 m;2019年全年日均水位達(dá)到調(diào)度管理目標(biāo)的天數(shù)占87%,最低日均水位為1 721.41 m;然而,2020年全年日均水位均未達(dá)到調(diào)度管理目標(biāo),最低日均水位為1 721.11 m?？梢钥闯?在出流改道工程實(shí)施后撫仙湖入湖徑流來(lái)源減少且流域內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活均有從湖體直接取用水的現(xiàn)狀條件下,如逢干旱少雨年份,撫仙湖水位保障仍存在一定難度,需持續(xù)關(guān)注撫仙湖水位變化情況,及時(shí)采取相應(yīng)措施提高水位保障程度,這對(duì)于維持撫仙湖生態(tài)系統(tǒng)健康有極為重要的作用。

圖9 2017～2020年撫仙湖日均水位保障程度分析

3.2 撫仙湖人類(lèi)活動(dòng)貢獻(xiàn)分析

據(jù)水量平衡分析結(jié)果,入湖徑流減少可能是未來(lái)引起撫仙湖水位下降的主要因素。通過(guò)累積量斜率變化率法計(jì)算了氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流的貢獻(xiàn)率可知,現(xiàn)階段人類(lèi)活動(dòng)對(duì)流域徑流量減小的影響占主導(dǎo)作用,且2009～2020年階段較之1975～2008年階段貢獻(xiàn)率有所降低。從流域水資源利用角度來(lái)說(shuō),根據(jù)1962～2020年撫仙湖流域用水量統(tǒng)計(jì)(如圖10所示),撫仙湖流域1962～1974年多年平均用水量0.594 6億m3,1975～2008年多年平均用水量0.781 6億m3,2009～2020年多年平均用水量0.592 0億m3;1962～2020年期間撫仙湖流域用水量整體經(jīng)歷先上升后下降的過(guò)程,特別是2012年以后撫仙湖流域用水量整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì),這與2012年最嚴(yán)格水資源管理制度實(shí)行后撫仙湖開(kāi)始實(shí)施取水許可管理有關(guān)。流域內(nèi)的工業(yè)于2017年底已全部搬遷至流域外的工業(yè)園區(qū),包括提古高新區(qū)、東溪哨磷化工區(qū)和蛟龍?zhí)遁p工區(qū)等,均位于徑流區(qū)的東北角和西北角,流域內(nèi)工業(yè)搬遷在一定程度上緩解了撫仙湖水資源短缺和用水問(wèn)題。此外,2016年開(kāi)始運(yùn)行的大龍?zhí)墩{(diào)水工程對(duì)于加大撫仙湖徑流區(qū)生產(chǎn)生活補(bǔ)水力度具有重要作用,同時(shí)甸垛龍?zhí)兑こ躺性诮ㄔO(shè)中,其主要作用是替代澄江市?？阪?zhèn)和右所鎮(zhèn)沿湖居民的生產(chǎn)生活用水,從而減少?gòu)膿嵯珊∷？傮w而言,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)撫仙湖流域入湖徑流的影響雖有所減小但仍占據(jù)主導(dǎo)作用。針對(duì)這一特點(diǎn),提出撫仙湖水位保障的措施建議如下:① 將撫仙湖生態(tài)紅線(xiàn)劃定區(qū)域納入湖泊保護(hù)條例,控制流域內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模和人口規(guī)模,調(diào)整流域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);② 適當(dāng)降低流域內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)利用率,嚴(yán)格節(jié)水,提高再生水利用率;③ 研究外流域調(diào)水方案可行性,充分考慮大龍?zhí)墩{(diào)水工程、甸垛龍?zhí)兑こ痰裙こ探ǔ蓪?shí)施后外調(diào)水與本地水的優(yōu)化配置方案。

圖10 1962～2020年撫仙湖流域用水量過(guò)程

4 結(jié) 論

本文采用多種統(tǒng)計(jì)方法分析了撫仙湖水位年際、年內(nèi)變化特征,運(yùn)用累積量斜率變化率法定量估算了氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水位變化的影響。主要結(jié)論如下:

(1) 1953～2020年撫仙湖水位年際變化特征整體呈上升-下降-上升-下降趨勢(shì),特別是2008～2014年7年間,撫仙湖水位驟降了2.27 m,2014年達(dá)到歷史最低水位1 720.78 m;綜合累積距平法和Pettitt突變檢驗(yàn)法得出水位序列存在1994、2011年2個(gè)突變點(diǎn);水位年內(nèi)變化特征為10月最高、5月最低,年內(nèi)水位波動(dòng)范圍在0～2 m。

(2) 經(jīng)水量平衡分析可知,與其他分項(xiàng)相比,2012～2020年多年平均入湖徑流減少量較大,是導(dǎo)致該階段撫仙湖水位下降的主要因素之一。以1962～1974年為基準(zhǔn)期,采用累積量斜率變化率法量化分析了不同階段氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)撫仙湖流域徑流變化的影響,發(fā)現(xiàn)人類(lèi)活動(dòng)影響占主導(dǎo)作用但近年來(lái)貢獻(xiàn)率有所降低,1975～2008年階段,氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)的相對(duì)貢獻(xiàn)率分別為10.0%和90.0%;2009～2020年階段,氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)的相對(duì)貢獻(xiàn)率分別為18.1%和81.9%。

(3) 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流貢獻(xiàn)率的減少與流域取水許可管理實(shí)施、工業(yè)園區(qū)搬遷、引調(diào)水工程運(yùn)行等方面因素有關(guān)。從2017～2020年撫仙湖日均水位情況來(lái)看,與調(diào)度管理目標(biāo)1 721.65 m相比,水位保障仍存在一定難度。針對(duì)目前撫仙湖水位保障度情況,建議從撫仙湖生態(tài)水位維持和流域水資源可持續(xù)利用角度出發(fā),減少人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊水位的影響,例如從湖體取水等,在保障流域生活用水的前提下,適當(dāng)降低流域內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)利用率,提高再生水利用率,研究外流域調(diào)水方案可行性,為持續(xù)保障撫仙湖水位穩(wěn)定和生態(tài)系統(tǒng)健康提供支撐條件。