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鄱阳湖作为中国最大的淡水湖泊以及长江中下游最大通江湖泊,在涵养水源、调蓄洪水、调节气候、为生物提供栖息地等方面发挥着重要作用。鄱阳湖承纳赣江、抚河、信江、饶河、修水五大河流来水,经调蓄后由湖口注入长江。“五河”水系、鄱阳湖及长江之间存在着密切的水交换关系,这种交换关系决定着鄱阳湖独特的水量变化和水位波动。受流城内降水时空分布不均的影响以及长江径流的作用,鄱阳湖地区是长江中下游水旱灾害的重灾区和多发区。在经历了20世纪90年代频繁多发的大洪水事件之后,自2000年以来,鄱阳湖流域进入枯水期,连续干旱致使湖水位持续走低的态势极为明显。鄱阳湖区频繁发生的水、旱灾害事件反映出湖泊的水文情势发生了急剧的变化,严重威胁到湖泊的生态系统以及周边用水安全。这种变化可能受区域气候变化、流域人类活动对下垫而的改变以及水利工程建设等多因素的共同影响。
针对鄱阳湖区频繁的水旱灾害问题和其面临的水资源利用困境现状,探讨全球气候波动和人类活动加剧背景下鄱阳湖水量变化机理,预估未来气候变化情景下流域入湖水量的潜在变化,具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要成果总结如下:
(1)近50年来鄱阳湖水位的年际变化保持稳定,但不同的年代区间,水位波动较大。整体来看,湖泊水位的年际变化是流域水文丰枯交替的表现,但近20年来,江湖关系的改变对湖泊水位变化的影响日益突出。
(2)长江倒灌水量对鄱阳湖水量平衡影响很小,但其强烈的顶托作用是导致鄱阳湖7、8、9月份水位维持较高的主导因素。在河湖关系上,鄱阳湖主要调蓄本流域的来水,降低长江大汛前的底水位。长江倒灌主要发生在鄱阳湖中低水位,倒灌量占长江径流比重较小,对降低长江湖口附近最高洪水位的作用有限。
(3)1992年附近是流域降雨,径流发生突变的一个拐点,1992~2000年流域年平均径流在1961~1991年基础上增加了24.6%,增加趋势较为显著。对整个流域而言,气候因素是引起1992~2000年流域径流增加的主导因素,而人类活动均起着负面减流作用。对整个流域而言,相对于1961~1991年,气候变化(降雨增加和蒸发减小)和人类活动(水利工程建设、用水需求和水土保持)对径流变化的贡献分别为133%和-33%。
(4)针对鄱阳湖流域特点,选用WATLAC水文模型,建立了4×4km网格尺度的鄱阳湖陆面集水域分布式水文模型。通过建立的流域分布式水文模型,以气候模式ECHAM5.0输出为依据,预估了未来气候条件下入湖水量的变化。模拟结果显示:相对于1960~2000年,A1B和B1两种气候情景下,流域入湖径流量将分别增加2.9%和6.5%,A2情景下多年平均入湖径流量将减小5.2%左右。径流的年内变化引起的鄱阳湖湖口水位在上半年1~7月中上升0.06~1.34m,而在下半年8~12月份下降0.32~1.31m。其结果预示着未来流域的水旱灾害情势将更加严峻。
(5)考虑鄱阳湖流域水资源特点、用水需求以及气候变化可能恶化的流域水文情势,鄱阳湖流域水资源调控应与湖区的水旱灾害防治相结合。从洪水资源化角度,鄱阳湖流域水资源调控措施主要包括:加强水利工程建设,继续流域水土保持工作以及建立流域水资源综合管理体系。