閘控通江淺水湖泊水位變化特征及影響因素研究

丁 云 陽(yáng)，楊 忠 勇，范中 亞，王 文 才，王 鐘，曾 凡 棠

(1.三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002； 2.生態(tài)環(huán)境部 華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655)

1 研究背景

湖泊水位特征是反映湖泊水文情勢(shì)的主要指標(biāo)，也是影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵因素之一[1]。近年來，在全球氣候異常和高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響下，許多湖泊的水位都發(fā)生了顯著變化[2]，這種變化反過來對(duì)自然地理環(huán)境也產(chǎn)生了顯著影響。因此，湖泊的水位變化特征備受學(xué)者關(guān)注，對(duì)湖泊水位變化規(guī)律及其影響因素開展研究具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

湖泊水位變化特征的影響因素主要包括自然因素和人為因素兩大類。李林等[3]通過建立青海湖水位模型，模擬、預(yù)測(cè)了自然因素和人類活動(dòng)對(duì)水位的影響，發(fā)現(xiàn)青海湖1961～2002年的42 a間水位持續(xù)下降，其主要原因?yàn)樽匀谎葑冞^程。黃群和姜加虎[4]通過分析岱海的湖區(qū)氣候、湖泊水域的入湖徑流特征，以及計(jì)算湖泊的水量平衡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在1955～1995年間，水位下降了3.85 m，其中人為影響的貢獻(xiàn)率高達(dá)82%。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長(zhǎng)江中下游地區(qū)，人類活動(dòng)的影響尤為顯著，王秀英等[5]通過分析洞庭湖的演變過程及生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)人類活動(dòng)嚴(yán)重影響了泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，最終導(dǎo)致湖泊面積減小、調(diào)蓄能力下降，引起生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化。金衛(wèi)斌和劉章勇[6]通過對(duì)四湖流域18個(gè)湖泊的圍墾強(qiáng)度與容量損失情況的分析，發(fā)現(xiàn)圍湖墾殖對(duì)湖泊調(diào)蓄功能的影響具有明顯的累加效應(yīng)。黃穎等[7]利用實(shí)測(cè)資料，借助于水量平衡方法，估算了洞庭湖的調(diào)蓄量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，圍墾和淤積導(dǎo)致了洞庭湖的調(diào)蓄量減少，而且圍墾作用大于淤積作用。閔騫[8]利用水文學(xué)方法，計(jì)算出了鄱陽(yáng)湖典型年洪水位在不同圍墾背景下的變化情況，并建立了洪水位圍墾效應(yīng)與圍墾面積的關(guān)系，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)：圍墾不僅使洪峰水位升高，而且還使高水位持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)，甚至對(duì)高水位的影響要大于對(duì)低水位的影響。

長(zhǎng)江中下游的大型湖泊，比如洞庭湖、鄱陽(yáng)湖等，關(guān)于其水位變化特征方面已有較多研究成果[9-11]，但這些湖泊的江湖關(guān)系相對(duì)直接，未受通江閘站的控制，而且缺乏多因素的綜合考慮。本次研究中的菜子湖屬于長(zhǎng)江中下游閘控型通江淺水湖泊，是越冬候鳥在遷徙路線上重要的越冬地和停歇地，也是引江濟(jì)淮工程的重要輸水通道。目前，關(guān)于菜子湖已有的研究主要聚焦于對(duì)其生物多樣性及其結(jié)構(gòu)特征方面的分析[12-16]，而對(duì)其水位變化方面的研究卻極少。本文首先基于多個(gè)水位站點(diǎn)的水情資料，系統(tǒng)分析菜子湖水位波動(dòng)情況，建立菜子湖水位-面積變化的關(guān)系，并進(jìn)一步討論入湖河流徑流、水閘調(diào)控、江湖水位關(guān)系以及湖區(qū)圍墾對(duì)菜子湖水位波動(dòng)的影響，旨在揭示菜子湖水位變化的特征及成因，從而為科學(xué)認(rèn)識(shí)菜子湖水情和防控湖泊生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、了解閘控型通湖泊江湖關(guān)系提供依據(jù)。研究結(jié)果可為“引江濟(jì)淮”重要輸水通道菜子湖的水閘調(diào)度、水資源利用和管理以及湖泊濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供重要技術(shù)支撐。

2 材料和方法

2.1 研究區(qū)概況

菜子湖地處安徽省安慶市，位于東經(jīng)117°01′-117°09′，北緯30°43′-30°58′之間(見圖1)；南臨長(zhǎng)江、北接巢湖水系、西連皖河流域、東與白蕩湖流域毗鄰，其西部和北部區(qū)域又稱為嬉子湖和白兔湖。湖泊上承大沙河、掛車河、龍眠河、孔城河四河及區(qū)間來水，經(jīng)菜子湖調(diào)蓄后，由樅陽(yáng)長(zhǎng)河向南注入長(zhǎng)江。菜子湖處于北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明、光照充足、氣候溫和、雨量適中、多年平均氣溫16.50 ℃，多年平均降雨量為1 389.10 mm，多年平均蒸發(fā)量1 611.40 mm。湖泊年平均水位9.10 m，平均水深1.67 m，屬淺水型漫灘湖泊。湖區(qū)受季風(fēng)氣候影響，菜子湖年內(nèi)湖泊面積變化極大，枯水期水域面積為145.20 km2(相應(yīng)水位為8.10 m)，總?cè)莘e為2.87億m3；豐水期水域面積為242.90 km2(相應(yīng)水位為15.10 m)，總?cè)莘e為16.10億m3[17]。1959年樅陽(yáng)閘修建后，菜子湖變成了閘控型通江湖泊，菜子湖區(qū)與長(zhǎng)江干流的水文交互過程受樅陽(yáng)閘調(diào)控。

圖1 菜子湖位置及水文觀測(cè)點(diǎn)分布Fig.1 Location of Caizi Lake and the observation sites

菜子湖是“引江濟(jì)淮”工程重要的輸水通道，在保障工程安全運(yùn)行維護(hù)中扮演著重要角色。長(zhǎng)江水通過樅陽(yáng)閘貫穿菜子湖，經(jīng)孔城河輸入巢湖，最終匯入淮河。菜子湖現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類，水環(huán)境狀況較好，生物資源豐富，是一些候鳥重要的越冬地和停歇地，其中包含有10種國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)水鳥，比如白頭鶴、白鶴、黑鶴等[15]。但是，近幾十年開展的大規(guī)模圍墾造田工程在一定程度上破壞了菜子湖的濕地生態(tài)；湖區(qū)水域的圍湖養(yǎng)殖阻礙了洄游魚類的繁衍，導(dǎo)致魚類資源減少；菜子湖面臨生物多樣性降低及水生生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能衰退的風(fēng)險(xiǎn)?！耙瓭?jì)淮”工程將改變菜子湖水文過程，候鳥越冬期(12月至次年的3月)水位將由現(xiàn)狀的6.89 m上升到7.50～8.10 m，候鳥越冬的棲息環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)會(huì)隨之受到影響[15]。

2.2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

為了分析菜子湖近年來水位變化特征，本次研究整理了菜子湖區(qū)2002～2016年多個(gè)水位站的實(shí)測(cè)水文資料，包括車富嶺水位站(CFL)、樅陽(yáng)閘上水位站(ZS)、樅陽(yáng)閘下水位站(ZX)和長(zhǎng)江干流安慶水位站(AQ)的逐日水位數(shù)據(jù)，以及沙河埠站的逐日流量數(shù)據(jù)(見圖1)。入湖流量資料僅獲得了部分沙河埠站的數(shù)據(jù)，包括2002～2006年和2016年的數(shù)據(jù)。此外，還調(diào)查了菜子湖沿湖圩口的基本情況，包括圩口面積、個(gè)數(shù)等，詳情如表1所列。

表1 菜子湖沿湖圩口基本情況Tab.1 Basic information of embankments along the Caizi lake

為了研究湖泊水位-面積關(guān)系，文中收集了湖區(qū)部分遙感影像數(shù)據(jù)資料，主要來自美國(guó)陸地衛(wèi)星(Landsat 5、Landsat 7和Landsat 8系列)在2002，2009年和2016年的遙感影像數(shù)據(jù)，并對(duì)不同時(shí)期的菜子湖水域分布情況進(jìn)行圖像判讀與動(dòng)態(tài)變化分析。數(shù)據(jù)處理方法及步驟如下：

(1) 在地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http：//www.gscloud.cn/)下載2002,2009年和2016年3 a期間所有云層較少、清晰度較高的Landsat影像(共計(jì)25幅)。

(2) 進(jìn)行影像的大氣校正和幾何校正等，因?yàn)橄噍^于土壤、植被、建筑物來說水體在光譜的范圍內(nèi)呈現(xiàn)為較弱的反射率，所以利用NDWI(歸一化水體指數(shù))[18]，對(duì)遙感影像的特定波段進(jìn)行歸一化差值處理；通過設(shè)置不同的閾值區(qū)分水體與其他物質(zhì)，以提取水體信息。

(3) 進(jìn)行水域面積計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)水位-面積的關(guān)系。

文中所采用的遙感影像的日期、類型以及湖泊水域面積和菜子湖車富嶺站水位相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)等詳情，如表2所列。

表2 影像成像日期、類型、湖泊面積及對(duì)應(yīng)車富嶺水文站的水位特征Tab.2 Date，type of remote images and the area and water level of Caizi Lake

3 研究結(jié)果

3.1 不同水文站水位變化特征分析

3.1.1年際水位變化特征

圖2反映了2002～2016年菜子湖區(qū)4個(gè)水位站的年際水位變化特征。CFL站年最高水位值最小，其變化范圍為12.17～17.29 m(見圖2(a))；年均水位最高，基本維持在9.77～11.32 m，且整體呈上升趨勢(shì)(見圖2(c))；年最低水位值相對(duì)較高，水位變幅最小(見圖2(d))。通江閘對(duì)湖區(qū)水位控制作用明顯，豐水期湖區(qū)水位低于長(zhǎng)江水位，樅陽(yáng)閘被關(guān)閉以防止江水倒灌；湖區(qū)水位高于長(zhǎng)江水位時(shí)，樅陽(yáng)閘被開啟以排湖水入江。枯水期湖區(qū)水位較低，一般會(huì)關(guān)閉樅陽(yáng)閘以滿足湖區(qū)生產(chǎn)用水的需要。在樅陽(yáng)閘的控制下，位于菜子湖一側(cè)的ZS站水位波動(dòng)特征與CFL站最為接近，ZS站水位的年最大值、年平均值和年標(biāo)準(zhǔn)差變化趨勢(shì)與CFL基本一致。長(zhǎng)江干流安慶站(AQ)和樅陽(yáng)閘下站(ZX)水位變化過程一致性較高，年最高水位、平均水位與閘上水位接近?？傮w來說，樅陽(yáng)閘對(duì)湖泊水位的控制作用是菜子湖區(qū)域水位保持穩(wěn)定的重要因素。

圖2 2002～2016年菜子湖區(qū)4個(gè)水位站年際水位變化特征Fig.2 Annual water level variation of four stations around Caizi Lake during 2002 to 2016

3.1.2年內(nèi)水位變化特征

圖3中各月水位的箱線可以反映出各站點(diǎn)水位在月際間的波動(dòng)趨勢(shì)和變化范圍等特征。由圖3可以看出：各水位站年內(nèi)數(shù)據(jù)存在明顯的洪、枯水位變化，年內(nèi)水位呈現(xiàn)單峰型變化特征。從圖3(a)可以看出：每年4月開始，隨著湖區(qū)降水和入湖水量的增加，CFL站水位逐漸上升；7～9月CFL站水位達(dá)到最高，基本維持在12.50 m左右；10月開始，隨著湖區(qū)降水和入湖水量的減少以及開啟樅陽(yáng)閘泄水入江，CFL站水位顯著下降；12月至次年3月，CFL站水位降至最低且比較穩(wěn)定。各月年際間水位比較集中，波動(dòng)范圍較小，平均水位基本維持在9.00 m左右。位于菜子湖一側(cè)的ZS與CFL站存在直接水文聯(lián)系，故ZS站月際水位分布特征與CFL站比較類似；位于長(zhǎng)江一側(cè)的ZX與AQ站也存在類似的水位變化特征(見圖3)。ZX與AQ站水位每年1～7月呈顯著上升趨勢(shì)，8～12月呈快速下降趨勢(shì)，枯水期水位低于ZS與CFL站水位，豐水期水位高于ZS與CFL站水位，水位變幅大于ZS與CFL站。CFL站水位達(dá)到最高值的時(shí)間相對(duì)于AQ站較晚，且高水位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

圖3 菜子湖區(qū)4個(gè)水文站月際水位分布特征Fig.3 Monthly water level variation of four stations in Caizi Lake

圖4反映了2002～2016年菜子湖區(qū)4個(gè)水位站之間的水位差值的月變化特征，其中(CFL-ZS)表示CFL站與ZS站之間的水位差值，其余以此類推。在豐水期(5～9月)，CFL站水位低于ZS站水位(見圖4(a))，ZS站水位低于ZX站水位(見圖4(b))，ZX站水位低于AQ站水位(見圖4(c))，即4個(gè)水位站在豐水期的水位高低依次為AQ>ZX>ZS>CFL。其原因可能在于豐水期降水豐富，長(zhǎng)江上游來水量比較充足，代表長(zhǎng)江水位的AQ站的水位高于CFL站的水位(見圖4(d))，此間，樅陽(yáng)閘通常會(huì)開啟引江水入湖，可以消納長(zhǎng)江洪水。但是當(dāng)菜子湖水位達(dá)到一定值時(shí)，為防止江水繼續(xù)倒灌入菜子湖而引起洪澇災(zāi)害，一般會(huì)關(guān)閉樅陽(yáng)閘。在枯水期(12月至次年3月)，CFL站的水位高于ZS站的水位(見圖4(a))，ZS站的水位高于ZX站水位(見圖2(b))，ZX站的水位與AQ站的水位基本一致(見圖4(c))。即枯水期CFL站的水位在4個(gè)水位站中最高，原因是枯水期為滿足生態(tài)和生產(chǎn)用水的需要，通常會(huì)關(guān)閉樅陽(yáng)閘蓄水。受上下游關(guān)系影響，AQ站的水位通常略高于ZX站的水位(見圖4(c))；受開閘泄水影響，AQ站的水位偶爾低于ZX站的水位。

圖4 2002～2016年各站水位差值變化特征Fig.4 Water level difference between stations from 2002 to 2016

3.2 入湖河流徑流與湖區(qū)水位變化過程

菜子湖入湖水系主要由大沙河、掛車河、龍眠河、孔城河4條河流組成，其中，前3條河流發(fā)源于大別山區(qū)，孔城河發(fā)源于安徽省巢湖市廬江縣。由于掛車河、龍眠河和孔城河未設(shè)置長(zhǎng)周期觀測(cè)水文站點(diǎn)，缺少相應(yīng)的徑流量數(shù)據(jù)，因此本文選取大沙河的沙河埠站徑流量數(shù)據(jù)作為分析資料。大沙河是菜子湖的最大入湖河流，入湖流量占菜子湖入湖總流量的47.3%[19]，因而，大沙河也是菜子湖最具代表性的入湖河流。

圖5反映了入湖河流大沙河徑流量和車富嶺水位站水位的變化過程。夏季沙河埠站徑流量較大，豐水期洪峰尖瘦，CFL站的水位隨著入湖河流徑流量增大迅速升高，在洪峰后一段時(shí)間達(dá)到最高水位(見圖5)。冬季隨著湖區(qū)降水量減少，沙河埠站徑流量降低，CFL站的水位隨著入湖河流徑流量減小而逐步降低，并維持在8.50～9.00 m之間。事實(shí)上，由于水體輸移需要一段時(shí)間，菜子湖水位變化過程在入湖徑流的影響下，其水位的波動(dòng)過程會(huì)滯后于流量波動(dòng)過程。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明：2016年沙河埠站洪峰于7月1日達(dá)到，7月2日洪峰匯入菜子湖，菜子湖水位為15.70 m；7月7日，菜子湖達(dá)到最高水位17.29 m。舒州和鄧瑞祥[20]研究認(rèn)為，菜子湖水位波動(dòng)過程滯后于沙河埠流量過程的時(shí)間大約為5～7 d。

圖5 沙河埠站徑流量和車富嶺站水位變化特征對(duì)比Fig.5 Comparison between Shahebu runoff and Chefuling water level

3.3 湖區(qū)水位-湖面面積關(guān)系

表2對(duì)菜子湖水位-面積進(jìn)行了二次擬合分析，由分析結(jié)果可知(見圖6)：菜子湖水位越高，湖泊面積就越大，二者呈正相關(guān)。當(dāng)湖區(qū)枯水期水位較低(小于12 m)時(shí)，湖區(qū)單位水位上升期間的湖面面積增量較大，即湖區(qū)水位每升高1 m，相應(yīng)的湖面面積平均增加28.46 km2；當(dāng)湖區(qū)豐水期水位較高(大于或等于12 m)時(shí)，湖區(qū)單位水位上升期間的湖面面積增量較小，即湖區(qū)水位每升高1 m，相應(yīng)的湖面面積平均增加12.50 km2。

綜上表明：湖區(qū)枯水期低水位期間湖泊水域面積對(duì)水位變化的敏感性顯著高于豐水期高水位，其主要原因在于湖區(qū)的自然淤積過程導(dǎo)致湖底不斷淤高，湖盆底部變得平緩，進(jìn)而使得湖區(qū)低水位時(shí)湖面面積變化對(duì)水位變化的響應(yīng)相對(duì)敏感；而圍湖墾殖直接改變了菜子湖的形態(tài)，天然湖岸因人工修筑圩堤而變陡，地勢(shì)升高，使得湖盆邊緣趨于桶狀，導(dǎo)致高水位時(shí)湖面面積變化過程對(duì)水位變化的響應(yīng)不甚敏感。

圖6 2002～2016年菜子湖水位-面積關(guān)系Fig.6 Water level-area relationship of Caizi Lake from 2002 to 2016

4 討論分析

4.1 長(zhǎng)江干流水位漲落與閘站調(diào)度對(duì)湖區(qū)水位變化的影響

通江湖泊在江湖關(guān)系中具有“連接器”“轉(zhuǎn)換器”和“蓄水器”的作用[21]，其與長(zhǎng)江之間的互動(dòng)改變了湖泊的水文水質(zhì)以及物質(zhì)交換能力，對(duì)長(zhǎng)江中下游防洪策略的制定產(chǎn)生一定的影響。自然通江的鄱陽(yáng)湖和洞庭湖與長(zhǎng)江之間形成了復(fù)雜的江湖水力聯(lián)系和水沙交換關(guān)系，鄱陽(yáng)湖接納其上游五河來水，經(jīng)湖泊調(diào)蓄后，由北部湖口匯入長(zhǎng)江。長(zhǎng)江水情對(duì)鄱陽(yáng)湖的水文變化的影響主要在7～8月的“長(zhǎng)江與鄱陽(yáng)湖耦合作用”和9～10月的“弱長(zhǎng)江作用”期[22]，而且對(duì)湖口具有頂托作用[23]；洞庭湖承接上游三口四水的來水，經(jīng)湖泊調(diào)蓄后與長(zhǎng)江在城陵磯匯流，形成吞吐長(zhǎng)江之勢(shì)。長(zhǎng)江干流水位的快速消落，加速了洞庭湖水體下泄以及削減長(zhǎng)江三口分流補(bǔ)給湖泊的水量[24]；三峽工程使洞庭湖年內(nèi)水位變化趨緩，枯水期水位明顯提升，豐水期水位有所下降[25]。與鄱陽(yáng)湖和洞庭湖相比，菜子湖作為長(zhǎng)江中下游典型的閘控型通江湖泊，其作用是汛期拒絕江水倒灌，汛后排泄內(nèi)水，以減輕湖區(qū)洪澇災(zāi)害；干旱季節(jié)通過開啟樅陽(yáng)閘，引江水入湖，以滿足湖區(qū)生態(tài)需水的要求。

樅陽(yáng)閘的調(diào)控是菜子湖水位保持穩(wěn)定的重要因素，每年4月隨著降水增多，湖區(qū)水位呈上升趨勢(shì)，為防止菜子湖水位過高，一般需開啟樅陽(yáng)閘，將湖水排入長(zhǎng)江，以便為即將到來的汛期騰出庫(kù)容。汛期，當(dāng)長(zhǎng)江水位高于菜子湖水位一定值時(shí)，一般需關(guān)閉樅陽(yáng)閘，防止江水倒灌。樅陽(yáng)閘關(guān)閉后，湖區(qū)因上游入湖的河流來水量較大，水位持續(xù)上升，并于8月份達(dá)到最高水位(見圖3(a))；汛后，隨著長(zhǎng)江干流水位降低，當(dāng)其水位低于湖區(qū)水位時(shí)，將開啟樅陽(yáng)閘排湖水入長(zhǎng)江，為湖區(qū)泄洪排澇，以減輕湖區(qū)的洪澇災(zāi)害。此時(shí)樅陽(yáng)閘雖然開啟，但由于湖區(qū)內(nèi)外水位差較小，加之長(zhǎng)江頂托的作用導(dǎo)致閘門排水能力降低，所以湖區(qū)水位下降速率緩慢，月均水位在豐水期久高不下(見圖3(a))。當(dāng)湖區(qū)在枯水期水位較低時(shí)，為滿足湖區(qū)生產(chǎn)生活、生態(tài)用水的需求，一般會(huì)關(guān)閉樅陽(yáng)閘進(jìn)行蓄水，湖區(qū)水位波動(dòng)幅度減小(見圖3(a))?！耙瓭?jì)淮”工程建成后，為滿足其需求，樅陽(yáng)閘調(diào)控方式會(huì)發(fā)生改變。候鳥越冬期(12月至次年3月)，湖內(nèi)水位高于長(zhǎng)江水位時(shí)，關(guān)閘蓄水；湖內(nèi)水位低于長(zhǎng)江水位時(shí)，開閘引江水入湖；同時(shí)，為滿足越冬候鳥的生存需求，菜子湖最高控制水位為7.5～8.1 m[26]。非候鳥越冬期，當(dāng)湖內(nèi)水位低于9.6 m、湖內(nèi)水位高于長(zhǎng)江水位時(shí)，關(guān)閘蓄水；湖內(nèi)水位低于長(zhǎng)江水位時(shí)，開閘引江水入湖[26]。當(dāng)湖內(nèi)汛期水位高于10.6 m、湖內(nèi)水位低于長(zhǎng)江水位時(shí)，開閘泄洪；湖內(nèi)水位低于長(zhǎng)江水位時(shí)，關(guān)閉閘門擋洪，防止江水倒灌[26]。

樅陽(yáng)閘調(diào)控雖然減少了湖區(qū)旱澇災(zāi)害的發(fā)生，但在一定程度上阻隔了菜子湖與長(zhǎng)江直接的水文聯(lián)系，阻斷了洄游性和半洄游性魚類的通道，致使全湖魚類的數(shù)量和產(chǎn)量迅速下降[13，27]；同時(shí)，湖泊也喪失了自然吞吐江河的功能，加速了泥沙在湖盆的淤積，抬升湖床高程，進(jìn)而影響到湖泊的水位變化和調(diào)蓄能力。

4.2 圍湖墾殖和湖泊自然淤積對(duì)湖區(qū)水位變化的影響

湖盆形態(tài)的改變對(duì)菜子湖水位變化過程具有重要影響，而圍湖墾殖和自然淤積是影響菜子湖湖盆形態(tài)變化的2個(gè)主要因素。菜子湖屬淺水型湖泊，具有湖底平坦、灘涂沼澤廣袤等特點(diǎn)，同時(shí)也有諸多湖區(qū)被人工圍湖墾殖。20世紀(jì)50年代中后期開始，菜子湖區(qū)大規(guī)模開展圍湖造田，一直持續(xù)到70年代末、80年代初，80年代中期開始逐步退耕還湖[27]。菜子湖沿湖圩口基本情況如表1所列，湖區(qū)現(xiàn)有圩口96個(gè)，其中面積在6.67 km2以上的有6個(gè)，耕地面積122.60 km2，臨近菜子湖一側(cè)堤防總長(zhǎng)193.78 km，非臨湖側(cè)堤防總長(zhǎng)94.93 km。菜子湖淤積和圍墾面積共73.60 km2[28]，導(dǎo)致湖泊面積減小了24.5%左右，這也表明圍湖墾殖是引起菜子湖水域減小的主要因素。圍湖墾殖直接改變了菜子湖的形態(tài)，使得菜子湖濕地受到了一定程度的破壞，導(dǎo)致菜子湖面臨生物多樣性降低和水生生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能衰退的風(fēng)險(xiǎn)。天然湖岸因人工修筑圩堤，使其湖岸變陡，地勢(shì)升高，湖盆過水?dāng)嗝鏈p小，垸內(nèi)不再承受上游來沙的淤積，而已縮小的湖盆承受著同等數(shù)量的入湖泥沙，進(jìn)而加快了泥沙淤積速率。研究表明：圍湖墾殖使得湖泊的泥沙淤積速率提高50%以上[28-29]，菜子湖每年淤積量介于100萬～120萬m3之間。菜子湖的自然淤積導(dǎo)致湖床不斷抬高，湖泊水位也隨之上升；加之汛期時(shí)受長(zhǎng)江洪水頂托影響，湖泊岀水量減小，湖泊洪水位被迫抬升，湖區(qū)高水位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(見圖3(a))。

5 結(jié) 論

(1) 從時(shí)間尺度分析可知，菜子湖年均水位最高，且逐年呈上升的趨勢(shì)，水位年內(nèi)存在明顯的單峰型洪、枯水位變化，具有典型的季節(jié)變化特征；從空間尺度分析可知，研究區(qū)內(nèi)4個(gè)水位站呈兩類分布格局，其中CFL站和ZS站水位變化特征一致，視為一類；而ZX站和AQ站水位變化特征一致，視為另一類。

(2) 菜子湖洪枯季水位漲落過程主控于入湖河流徑流量，但湖區(qū)水位對(duì)來流量過程的響應(yīng)存在一定的滯后性，滯后時(shí)間約為5～7 d；菜子湖受樅陽(yáng)閘調(diào)控與長(zhǎng)江水位漲落影響，湖區(qū)水位變化過程相對(duì)平穩(wěn)，豐水期湖區(qū)水位低于長(zhǎng)江干流，枯水期水位相對(duì)穩(wěn)定且高于長(zhǎng)江干流；自然淤積和圍湖墾殖的雙重影響下，菜子湖湖盆形態(tài)發(fā)生了變化，導(dǎo)致湖區(qū)枯水期低水位期間湖泊水域面積對(duì)水位變化的敏感性要顯著高于豐水期的高水位。

(3) 加強(qiáng)對(duì)菜子湖水位變化特征及影響因素研究，將有助于科學(xué)認(rèn)識(shí)菜子湖水情和防控湖泊生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，了解長(zhǎng)江中下游江湖關(guān)系的演變關(guān)系，以便為閘控通江淺水湖泊的閘站調(diào)度、水資源利用和管理、湖泊濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。