人類活動影響長江中游水文干旱研究獲進展

　　進入21世紀以來，人類活動的強度正以超過以往任何歷史時期的速率增大。人類活動對湖庫流域水循環和水文極端事件的影響已成為全球關注的重大問題。長江中游江河湖庫縱橫交叉，水系發達，地表水豐沛。該區域又是我國人類活動最為強烈的區域之一。近10多年來，長江中游水文情勢變化顯著，不僅是水量的趨勢性變化，更伴隨著干旱、洪水等水文極端事件的頻發，對湖庫水環境、水生態和區域社會經濟發展都帶來巨大影響。

　　長江中游是我國重要的水源地，該地區包括了我國兩個最大的淡水湖泊鄱陽湖和洞庭湖以及我國南水北調中線工程的水源地丹江口水庫（圖1）。以長江中游兩湖流域和丹江口水庫流域為研究區域，中國科學院南京地理與湖泊研究所張奇課題組運用統計識別、水文模擬和情景分析，就長江中游水文干旱的成因進行系統識別，特別就人類活動的影響進行辨析。研究發現，長江中游地區徑流在1980年代末期發生了顯著的改變。水文模擬揭示，氣候變化和人類活動引起的徑流改變小于5%（“初階”影響），而它們對水文干旱的影響在-73.9~86.0%之間（“高階”影響）（圖2）。這表明，相對于對徑流的影響，環境變化對水文干旱的影響表現為一種顯著的“累積”效應，即徑流在一定時間內超過某閾值的持續性改變（圖3）。水文干旱最直接的影響因素是氣候變化，但人類活動本身表現出顯著加劇水文干旱的作用效應。就研究區而言，人類活動增加水文干旱強度達6.5~14.5%，延長水文干旱時間達2.3~6.7%。

　　人類活動對河湖水量的影響還表現在其改變河湖水系結構。典型的例子為鄱陽湖湖盆地形因大規模人為采砂引起改變。鄱陽湖2010年湖盆地形與1998年相比，在北部入江通道發生顯著變化，入江通道底面高程平均下切達3 m。該湖盆地形的改變對湖泊水動力場和出流有顯著影響。研究發現，地形變化主要影響低水期，水位越低，鄱陽湖上下游水位梯度越大，受地形變化影響也越大。低水位期，地形變化導致鄱陽湖北部水位下降1.2~2 m，湖泊中部區域則下降相對較小（圖4）。湖泊的漲、退水過程對地形變化的響應程度并不一致，漲水期受地形變化的影響大于退水期。當水位漲至16 m高程以上，地形變化的影響變微弱，當水位退至14 m高程以下時，地形變化的影響開始顯現。就典型枯水年2006的研究發現，湖泊地形變化對其秋季低枯水位的貢獻占14.4%（圖5）。雖然湖盆地形變化并非秋冬季低枯水的主因，但毫無疑問，它加劇了湖泊枯水程度。

　　該項研究對深入認識長江中游水文干旱的形成機制具有重要意義。特別是，就人類活動影響水文干旱的方式和程度有了新的發現。研究結果對強干擾下的河湖水文過程演變、湖泊水資源管理及南水北調中線調水適應性對策的制定等都具有參考價值。研究成果以Intensification of hydrological drought due to human activity in the middle reaches of the Yangtze River, China 為題發表于Science of The Total Environment 和以Quantifying the impact of bathymetric changes on the hydrological regimes in a large floodplain lake: Poyang Lake 為題發表于Journal of Hydrology。