湖泊分類體系及綜合分區(qū)研究與展望

邢 子 強(qiáng)，黃 火 鍵，袁 勇，劉 姍 姍2，趙 鐘 楠

(1.水利部 水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,北京 110120； 2.中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100038)

1 研究背景

湖泊是江河水系的重要組成部分，是蓄洪儲(chǔ)水的重要空間，在防洪、供水、航運(yùn)、生態(tài)等方面具有不可替代的作用。根據(jù)第一次全國水利普查(《第一次全國水利普查成果叢書》,2017)成果，我國常年水域面積大于1.0 km2的湖泊有2 865個(gè)，總面積為7.8萬km2。長期以來，受到湖泊圍墾、違法養(yǎng)殖、非法采砂等非理性人類活動(dòng)影響，我國湖泊面積萎縮、水域空間減少、水質(zhì)惡化、生物棲息地破壞等問題十分突出。因此，對(duì)湖泊的保護(hù)、管理和合理利用日益受到政府部門的重視，并相繼制定出臺(tái)了河湖休養(yǎng)生息、“水十條”、湖長制等政策以強(qiáng)化我國的湖泊管理保護(hù)。

“類例既分，學(xué)術(shù)自明”。湖泊分類分區(qū)是根據(jù)湖泊理化生過程及分布、形成與演變過程等方面的異同點(diǎn)，采用典型表征指標(biāo)對(duì)湖泊進(jìn)行歸類區(qū)分，是湖沼學(xué)學(xué)科發(fā)展進(jìn)程中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)理論工作[1]，也是實(shí)施湖泊綜合管理的先決條件[2]。當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者根據(jù)各自研究視角和研究目的，提出了不同的湖泊分類分區(qū)方法并建立了相應(yīng)的湖泊分類體系[3]。湖泊分類研究重點(diǎn)關(guān)注的是湖泊單因子分類的理論研究，但已有分類成果存在著創(chuàng)新性不足，難以全面揭示湖泊自然屬性及其演變特征；而湖泊分區(qū)方法研究則尚處于初步探索階段，已有研究多是根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)與其主觀判斷進(jìn)行劃分的，尚未構(gòu)建綜合性、系統(tǒng)性、理論性的湖泊分區(qū)體系。

我國湖泊數(shù)量眾多、類型多樣且開發(fā)歷史悠久，湖泊特性空間差異顯著；隨著氣候變化和人類活動(dòng)影響加劇，湖泊數(shù)量、湖盆形態(tài)、湖泊水文及其生態(tài)環(huán)境等特性均發(fā)生了顯著改變，難以照搬已有湖泊分類分區(qū)體系。湖北省于2017年頒布了DB42/T 1255-2017《湖北省湖泊分類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，這也是我國首個(gè)省級(jí)湖泊分類標(biāo)準(zhǔn)[4]。因此，建立我國統(tǒng)一的、普適的以及定量的湖泊分類分區(qū)體系對(duì)系統(tǒng)開展湖泊保護(hù)修復(fù)與分類管理，將具有重要的意義。

本文系統(tǒng)地論述了目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)湖泊概念內(nèi)涵的定義，并重新定義了湖泊的內(nèi)涵；系統(tǒng)地剖析了國內(nèi)外當(dāng)前湖泊分類體系研究現(xiàn)狀及存在的問題，并對(duì)湖泊分區(qū)研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，提出了我國湖泊分類分區(qū)體系的研究方向，以期為我國湖泊管理保護(hù)和可持續(xù)利用提供決策參考。

2 湖泊概念探討

2.1 湖泊定義

湖泊形成必須具備兩個(gè)基本條件[5]：首先，陸地某些地區(qū)在地質(zhì)內(nèi)力作用或環(huán)境外力作用下下陷形成洼地；其次，洼地外源補(bǔ)給水量大于蒸發(fā)、滲漏等損失水量，洼地儲(chǔ)水形成湖泊。當(dāng)前，學(xué)術(shù)界尚未形成統(tǒng)一的、被普遍認(rèn)同的湖泊的科學(xué)定義，不同學(xué)者根據(jù)其各自的研究領(lǐng)域和方向給出了不同的湖泊定義，主要有以下兩種觀點(diǎn)。

(1) 環(huán)境、水文領(lǐng)域?qū)W者重點(diǎn)從湖泊水體賦存特征方面對(duì)湖泊進(jìn)行界定，而對(duì)湖泊概念外延條件的論述存在著顯著的差異。比如Imberger J[6]，將湖泊定義為“自然形成的且其出流量和入流量受自然河流系統(tǒng)控制的水體”。國內(nèi)學(xué)者伍光和等[7]將湖泊定義為“地面上洼地積水形成比較寬廣的水域”。馬榮華等[8]將湖泊定義為“陸地上的盆地或洼地積水形成﹑有一定水域面積﹑換水較為緩慢的水體”?！逗凑{(diào)查技術(shù)規(guī)程》[9]對(duì)湖泊的定義是“陸地上洼地積水形成的﹑水域比較寬廣﹑換流十分緩慢的水體”。上述學(xué)者僅從湖泊的水文特性出發(fā)對(duì)湖泊進(jìn)行的定性描述，但是，并未明確湖泊水域的確定閾值。美國環(huán)保署[10]為了有效開展湖泊管理工作，明確湖泊為面積超過1 hm2的靜水水體，其中包括至少有1 000 m2的開闊水域面積，且最深點(diǎn)水位應(yīng)超過1 m。

(2) 地質(zhì)、湖沼等領(lǐng)域?qū)W者則主要是從湖泊形成的2個(gè)基本條件的角度對(duì)湖泊概念內(nèi)涵進(jìn)行論述。比如王洪道[11]、施成熙等[12]學(xué)者對(duì)湖泊的定義是“湖泊是湖盆、湖水、水體中所含物質(zhì)——礦物質(zhì)、溶解質(zhì)、有機(jī)質(zhì)及水生生物等所共同組成的矛盾體；是大陸封閉洼地的一種水體，并參與自然界的水分循環(huán)”?！吨袊倏迫珪穂13]沿用該湖泊內(nèi)涵，將湖泊定義為“湖盆及其承納的水體，湖盆是地表相對(duì)封閉可蓄水的天然洼地”。此外，還有部分學(xué)者[14]從湖泊管理的角度提出湖泊是一個(gè)以水面、湖岸帶以及湖泊流域?yàn)閰^(qū)域，以水為紐帶所構(gòu)成的一個(gè)自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。

本研究在系統(tǒng)總結(jié)上述研究成果的基礎(chǔ)上，將湖泊定義為：湖泊是陸域環(huán)境上由湖盆、湖水、水中所含物質(zhì)組成，具有水流相對(duì)緩慢、不與海洋發(fā)生直接水力聯(lián)系等特征，參與流域范圍內(nèi)自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞過程，兼具自然屬性和社會(huì)屬性的自然綜合體。

2.2 湖泊特征

湖泊是一個(gè)開放的且具有一定反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)，也是自然環(huán)境與人類社會(huì)相互作用的綜合體[15]，具有自然屬性、社會(huì)屬性、生態(tài)屬性等多維屬性特征。

(1) 自然屬性。湖泊是由氣候、水文、地形、地質(zhì)、沉積、生物等共同作用形成的一個(gè)自然綜合體，其自然屬性包括湖泊構(gòu)成、存在的形態(tài)、地理位置、環(huán)境狀況、資源條件以及演變規(guī)律等方面。湖泊是陸地水圈的重要組成部分，與大氣圈、生物圈和巖石圈有著不可分割的密切關(guān)系，是地球多圈層的連接點(diǎn)[16]，各圈層相互作用的自然過程均會(huì)導(dǎo)致湖泊整體的變化[17]。

(2) 社會(huì)屬性。湖泊的社會(huì)屬性是指湖泊資源通過人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)表現(xiàn)并由此產(chǎn)生的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益所衡量的，系統(tǒng)地反映了湖泊對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的支撐和調(diào)控能力。一般而言，湖泊具有多種用途的綜合功能，根據(jù)其所處地理生態(tài)環(huán)境以及人們開發(fā)利用湖泊資源目標(biāo)所顯示出的功能差異，包括供水水源、防洪調(diào)蓄、水產(chǎn)漁業(yè)、旅游療養(yǎng)、水運(yùn)交通、水力發(fā)電、礦鹽資源以及自然保護(hù)區(qū)等各種功能[18]。

(3) 生態(tài)屬性。湖泊的生態(tài)屬性是指天然條件下湖泊對(duì)于維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡、調(diào)節(jié)氣候、維護(hù)生物多樣性等區(qū)域生態(tài)環(huán)境的支撐能力，承載著生態(tài)系統(tǒng)要素間的能量流、物質(zhì)流和信息流，具有重要的生態(tài)功能。具體包括生物多樣性維持、區(qū)域氣候調(diào)節(jié)、水旱災(zāi)害防治、水源涵養(yǎng)、水土保持、環(huán)境凈化等[19]。但是，湖泊作為一個(gè)開放的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，水、沙、營養(yǎng)物和污染物主要來自流域尺度，易受氣候變化和人類活動(dòng)等外部因素的影響；同時(shí)，湖泊水域相對(duì)封閉，水體流動(dòng)緩慢，交換更新周期長，自我修復(fù)能力相對(duì)較弱，湖泊生態(tài)功能易受影響甚至破壞且恢復(fù)難度較大。

3 湖泊分類體系研究

當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者按照湖泊分類的學(xué)科背景、主導(dǎo)因素等，從不同角度出發(fā)對(duì)湖泊分類進(jìn)行了研究，主要是從湖盆成因、湖泊水文、湖泊所含物質(zhì)以及河湖關(guān)系等湖泊自然屬性等方面確定湖泊的類型。當(dāng)前，湖泊分類體系主要包括以下12種分類體系，如圖1所示。

3.1 基于湖盆成因的湖泊分類體系

湖盆是湖泊賴以存在的先決條件，直接反映了湖泊的形成、發(fā)展及演變歷程，同時(shí)對(duì)湖泊理化生特性也具有顯著的制約作用。在地理學(xué)和湖沼學(xué)學(xué)科中，通常以湖盆成因作為湖泊分類的重要依據(jù)。19世紀(jì)，Darvis[20]基于湖盆營力性質(zhì)對(duì)湖泊類型進(jìn)行了劃分，包括構(gòu)造作用形成的湖(Constructive)、侵蝕作用形成的湖(Destructive)以及堰塞作用形成的湖(Obstructive)3類。Hutchinson[21]在1957年根據(jù)不同動(dòng)力地質(zhì)作用形成的湖盆地貌形態(tài)特征，對(duì)湖泊進(jìn)行了分類，主要?jiǎng)澐譃闃?gòu)造湖、滑坡湖、火山湖、冰川湖、河成湖、溶解湖、海岸湖、風(fēng)成湖、有機(jī)成因湖、隕星湖以及人造湖共11個(gè)大類和76個(gè)亞類。Hutchinson湖泊分類體系是近代比較系統(tǒng)完備的湖泊分類方法，并獲得了多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可。國內(nèi)學(xué)者基于Hutchinson分類體系，進(jìn)一步對(duì)湖泊湖盆成因進(jìn)行了分類研究[22]。

圖1 湖泊分類體系示意Fig.1 Scheme of Lake classification system

3.2 基于湖泊水文特征的湖泊分類體系

湖泊水體是湖泊概念內(nèi)涵的集中體現(xiàn)，是湖泊存在的最基本條件。其中，湖泊水量是影響湖泊水文情勢變化的根本因素，包括湖泊水域、水深、湖水滯留時(shí)間等特征指標(biāo)。南京湖泊所王蘇民等[23]、王洪道[11]主要依據(jù)湖泊水域面積構(gòu)建了湖泊分類標(biāo)準(zhǔn)，其中，大型湖泊的水域面積大于500 km2、中型湖泊介于50～500 km2、小型湖泊小于50 km2。該湖泊分類方法已普遍被我國大部分學(xué)者和水利管理者接受，并被廣泛應(yīng)用于第一次全國水利普查、湖長制實(shí)施等。此外，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心從湖泊環(huán)境質(zhì)量影響評(píng)價(jià)角度出發(fā)，綜合考慮到了枯水期湖泊水深和水域面積等因素而建立湖泊形態(tài)分類體系[24]，如表1所示。

湖泊水位變化對(duì)湖泊物理化學(xué)過程具有顯著的作用，也直接影響到湖泊生態(tài)系統(tǒng)的演變過程。根據(jù)湖泊水深的差異，可將湖泊劃分為淺水湖、深水湖兩類，但是這兩者之間并沒有嚴(yán)格的界定，一般將是否存在溫躍層作為劃分的標(biāo)準(zhǔn)[25]。由于湖泊溫躍層的存在，深水湖與淺水湖在湖泊水體流動(dòng)性、內(nèi)源營養(yǎng)鹽釋放及水生生物分布等方面均存在著較大差異。絕大多數(shù)淺水湖泊的水深不超過20 m[26]。比如楊文龍[27]，根據(jù)湖盆深度對(duì)云南高原湖泊進(jìn)行了分類研究，在其研究中，將平均水深在15 m以內(nèi)的湖泊劃分為淺水湖，而將平均水深在20 m以上的湖泊劃分為深水湖。

表1 湖泊形態(tài)分類體系Tab.1 Lake classifications system based on morphology

湖泊水齡直接表征了湖泊水體交換的速率，也是湖泊水文特征的一項(xiàng)重要指標(biāo)。根據(jù)拉姆薩爾濕地類型分類系統(tǒng)，基于湖水滯留狀況，可以將湖泊分為間歇湖(時(shí)令湖)和常年湖兩類。其中，間歇湖(時(shí)令湖)是指水域面積大于8 hm2的季節(jié)性、間歇性的淡水湖；而常年湖指是終年有水的湖泊。此外，GB/T13923-2006《基礎(chǔ)地理信息分類與代碼》[28]是根據(jù)湖水賦存狀況建立的湖泊分類體系，包括常年湖、時(shí)令湖、干涸湖3種類型。其中，典型的時(shí)令湖包括澳大利亞的艾爾湖和我國廣西的犀牛湖，而新疆羅布泊則為典型的干涸湖。

湖水溫度狀況是引起湖水理化過程和動(dòng)力現(xiàn)象的主要因素，是湖泊生物界最重要的環(huán)境條件，也是影響生物新陳代謝和物質(zhì)分解、決定湖泊生物生產(chǎn)量的重要指標(biāo)[29]。根據(jù)湖泊水溫參數(shù)的變化特征，可將湖泊分為暖湖、溫湖、冷湖3種類型[30-31]。其中，暖湖又稱熱帶湖，指最冷月份湖泊表層水溫高于4℃的湖泊，湖泊不會(huì)出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象；溫湖亦稱溫帶湖，湖泊表層水溫最高將超過4℃，最低也將低于4℃；冷湖又稱極地湖，湖泊表層水溫低于4℃。

3.3 基于湖泊所含物質(zhì)的湖泊分類體系

湖泊是所在流域物質(zhì)和能量之“匯”，湖水所含物質(zhì)是維系湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵所在。湖泊礦化度是表征湖水化學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。根據(jù)湖水礦化度，湖泊可被分為淡水湖、咸水湖和鹽湖3種類型，但對(duì)湖水礦化度的劃分閾值尚未達(dá)成共識(shí)。Hammer[32]、王蘇民等[23]、鄧綬林[33]、鄭喜玉等[34]、王曉峰[35]等國內(nèi)外學(xué)者分別提出了不同湖泊礦化度劃分的標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。其中，鄭喜玉等確定的鹽湖分類體系在我國水管理過程中得到了較多應(yīng)用，并被應(yīng)用于SL261-2017《中國湖泊名稱代碼》[36]《中國鹽湖志》等湖泊體系劃分。

圖2 典型鹽湖分類體系Fig.2 Salt Lakes classifications system based on the mineralization

湖泊營養(yǎng)元素含量直接決定了湖體初級(jí)生產(chǎn)力，是導(dǎo)致湖泊富營養(yǎng)化問題最根本的原因。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織[37]提出采用總氮、總磷、葉綠素和透明度等指標(biāo)對(duì)湖泊富營養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行判斷，湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)為平均總磷濃度大于0.035 mg/L、葉綠素濃度大于0.008 mg/L、透明度小于3 m。國內(nèi)學(xué)者舒金華等[38]，基于已有湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分類研究，結(jié)合全國132個(gè)主要湖泊營養(yǎng)狀態(tài)調(diào)查資料，提出了我國湖泊營養(yǎng)狀況分類的原則和方法，制定了以總磷、總氮、葉綠素a和水草量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將湖泊營養(yǎng)類型劃分為貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)和富營養(yǎng)3種類型。中國環(huán)境監(jiān)測總站[39]編制的《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》要求采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，基于葉綠素a(Chl-a)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)5項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)劃分湖泊富營養(yǎng)化的狀態(tài)，具體包括貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)和富營養(yǎng)3級(jí)。其中，富營養(yǎng)級(jí)又可細(xì)分為輕度富營養(yǎng)、中度富營養(yǎng)和重度富營養(yǎng)。

此外，金相燦[26]根據(jù)湖泊營養(yǎng)鹽與生產(chǎn)力的響應(yīng)關(guān)系，將我國湖泊分為響應(yīng)性湖泊和非響應(yīng)型湖泊兩類。其中，對(duì)于響應(yīng)型湖泊，進(jìn)一步以營養(yǎng)鹽和生產(chǎn)力的響應(yīng)關(guān)系、營養(yǎng)鹽和水生植物的響應(yīng)關(guān)系以及營養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)體系作為分類依據(jù)，將響應(yīng)型湖泊劃分為浮游植物響應(yīng)型、大型水生植物響應(yīng)型和混合響應(yīng)型3亞類；對(duì)于非響應(yīng)型湖泊，以水生植物的生長速率及氮的存在形態(tài)作為分類依據(jù)，將其劃分為異常營養(yǎng)型和其他類型2個(gè)亞類。

3.4 基于湖泊-河流關(guān)系的湖泊分類體系

湖泊及所在流域是一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)；湖泊演變過程是河流-湖泊系統(tǒng)中物質(zhì)產(chǎn)生、輸移、轉(zhuǎn)化和控制相互作用的結(jié)果[40]。流域尺度上，湖泊與河流的關(guān)系密切，湖泊水量變化直接受入(出)湖河流徑流的制約。根據(jù)湖泊補(bǔ)給條件，可將湖泊劃分為有源湖、無源湖兩類[30]。其中，有源湖是指有河流或溪澗匯入的湖泊，其水量主要靠入湖江河補(bǔ)給，我國大多數(shù)湖泊都屬于有源湖；無源湖是指湖泊所處流域面積極小，沒有河流或溪澗匯入，湖泊水源主要靠降水或湖濱山體裂隙水補(bǔ)給，典型的無源湖如長白山天池等火山口湖、敦煌月牙泉等風(fēng)成湖。

根據(jù)河流-湖泊的位置關(guān)系及水力聯(lián)系差異，湖泊又包括河源湖和尾閭湖兩類[41]。其中，河源湖指與河流的河源相連接的湖泊，沒有河流匯入而僅有河流流出，是一種排水湖。河源湖常為火山口湖或冰斗湖，比如長白山天池是松花江上游支流二道白河的河源湖。尾閭湖又稱為河口湖、終點(diǎn)湖等，位于內(nèi)流河河口的湖泊，有一至數(shù)條內(nèi)流河注入而無河流流出；但也有學(xué)者將外流河河口地段的湖泊稱為河口湖。

根據(jù)湖泊補(bǔ)排狀況，又可將湖泊分為吞吐湖、閉口湖、間歇湖3類[41]。其中，吞吐湖也稱為泄水湖、連河湖，指連接河流的不同段落或連接支流與主流的湖泊，比如鄱陽湖和洞庭湖等；閉口湖又稱非排水湖、不流通湖、不排水湖、無開口湖，指湖水不向外排泄的湖泊，比如青海湖；而間歇湖是指在高水位時(shí)才向外排泄湖水的湖泊，典型的是內(nèi)蒙古的呼倫湖在高水位時(shí)湖水才注入額爾古納河。此外，Birge等[42]基于大量湖泊調(diào)查結(jié)果，按照湖泊外源輸入碳源狀況，將湖泊分為自養(yǎng)型湖泊(autotrophic lakes)和異養(yǎng)型(allotrophic lakes)兩類。其中，自養(yǎng)型湖泊由于無外部河流，僅有極為有限的坡面流匯入，湖水有機(jī)物主要由湖泊初級(jí)生產(chǎn)力產(chǎn)生；而異養(yǎng)型湖泊有河流外源輸入水和營養(yǎng)物質(zhì)等，其湖水有機(jī)物則來源于流域匯入和湖泊產(chǎn)生兩部分。

根據(jù)湖泊連接河流入海情況，又可將湖泊劃分為外流湖和內(nèi)流湖[41]。其中，外流湖與河流相通，湖水最終匯入海洋；而內(nèi)流湖，又稱內(nèi)陸湖，是指湖水不排入海洋的湖泊。我國大致以大興安嶺南段-陰山山脈-祁連山脈東段-巴顏喀拉山脈-岡底斯山脈一線為界，西北部大多為內(nèi)流湖，湖泊以咸水和鹽湖為主，湖泊水量以蒸發(fā)與滲漏為主；東南部為外流湖區(qū)，湖泊以淡水湖為主，湖泊水量損耗主要是以出湖徑流為主，而湖面降水、蒸發(fā)、滲漏所占比例較小[43]。

4 湖泊綜合分區(qū)研究進(jìn)展

適宜的湖泊分區(qū)是提升湖泊科學(xué)管理能力、提升湖泊功能的關(guān)鍵。湖泊分區(qū)研究多采用層次分析結(jié)構(gòu)，針對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)湖泊典型代表特征的聯(lián)系與影響進(jìn)行理論與統(tǒng)計(jì)分析，在對(duì)湖泊典型特性集進(jìn)行聚類分析的基礎(chǔ)上劃定湖泊分區(qū)。當(dāng)前，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者針對(duì)湖泊分區(qū)表征指標(biāo)遴選、最優(yōu)湖泊分區(qū)方法等方面開展了相關(guān)研究工作，并開展了湖泊分區(qū)實(shí)例分析探討。

作為全球湖泊集中分布區(qū)，北歐和北美地區(qū)的學(xué)者和湖泊管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展了相關(guān)湖泊分區(qū)研究工作，并在湖泊分區(qū)指標(biāo)、分區(qū)方法等方面取得了諸多研究成果。Toivonen等[44]采用去趨勢對(duì)應(yīng)分析方法和典范對(duì)應(yīng)分析方法，根據(jù)芬蘭南部57個(gè)小湖泊生態(tài)梯度、物種組合等監(jiān)測數(shù)據(jù)，篩選出了不同湖泊類型的主導(dǎo)表征指標(biāo)。Emmons等[45]，根據(jù)美國中北部威斯康星州境內(nèi)湖泊水域面積、水深、匯水面積、總堿度等監(jiān)測數(shù)據(jù)對(duì)湖泊分區(qū)方法進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：相對(duì)于非層次聚類方法，決策樹方法能夠有效降低湖泊表征特征指標(biāo)的維度且分區(qū)準(zhǔn)確率較高。Thierfelder[46]采用主成分分析方法和多維尺度變換方法，建立了湖泊硬度和水色的無機(jī)-有機(jī)二維指標(biāo)，并提出了基于有機(jī)-無機(jī)相結(jié)合的湖泊分區(qū)方法。Jenerette等[47]，對(duì)美國東北部370個(gè)湖泊采用主成分分析方法，從36個(gè)監(jiān)測指標(biāo)中篩選出了15個(gè)湖泊分區(qū)指標(biāo)，并論證了K值均值聚類方法比基于行政區(qū)劃、土地分級(jí)、隨機(jī)分組等常規(guī)方法建立的湖泊生態(tài)分區(qū)更加準(zhǔn)確有效。

國內(nèi)學(xué)者主要是基于湖泊基本表征要素并結(jié)合我國湖泊的實(shí)際情況，對(duì)我國湖泊分區(qū)的空間分布特征開展了研究。王蘇民等[23]等結(jié)合已有研究成果，根據(jù)自然環(huán)境特征和開發(fā)利用狀況等，將我國湖泊劃分為5個(gè)自然分布區(qū)域，即青藏高原地區(qū)湖泊、蒙新高原地區(qū)湖泊、云貴高原地區(qū)湖泊、東部平原地區(qū)湖泊以及東北平原與山區(qū)湖泊；而東南地區(qū)由于湖泊分布少且面積小，未將其單獨(dú)列區(qū)。劉鴻亮[48]利用主導(dǎo)因素疊置法，考慮到了基于湖泊營養(yǎng)物生態(tài)區(qū)域的分異性、生態(tài)系統(tǒng)的等級(jí)性、生態(tài)區(qū)域內(nèi)的相似性和區(qū)域間的差異性、人類活動(dòng)影響程度的差異性等因素，提出了我國湖泊營養(yǎng)物生態(tài)分區(qū)方案，該方案將全國劃分為東北湖區(qū)、新疆湖區(qū)、內(nèi)蒙古湖區(qū)、青藏高原湖區(qū)、華北平原湖區(qū)、云貴高原湖區(qū)、中東部湖區(qū)和東南湖區(qū)。Zhou等[49]，根據(jù)我國三級(jí)階梯地貌特征，將全國湖庫劃分為3個(gè)I級(jí)生態(tài)分區(qū)，并結(jié)合積溫、年日照時(shí)數(shù)等指標(biāo)，進(jìn)一步細(xì)化為6個(gè)II級(jí)生態(tài)分區(qū)，建立了全國湖庫2級(jí)生態(tài)分區(qū)體系。張德祿等[50]構(gòu)建了中國湖泊“分區(qū)、分類、分級(jí)”三級(jí)劃分框架，并提出了以湖盆形態(tài)、水文特點(diǎn)等作為分類指標(biāo)的湖泊水生態(tài)分區(qū)指標(biāo)體系。姜甜甜[51]根據(jù)全國地貌地形、降水量、溫度因素差異，并結(jié)合我國水資源二級(jí)分區(qū)及省級(jí)行政區(qū)，將全國湖泊劃分為8個(gè)一級(jí)生態(tài)區(qū)。

此外，有些學(xué)者針對(duì)我國部分重要湖泊分布區(qū)提出了湖泊分區(qū)方案并建立了試點(diǎn)湖泊分區(qū)。呂金福等[52]，采用“成因-水量-水質(zhì)”綜合分類分區(qū)方案，并結(jié)合松嫩平原湖泊群區(qū)域環(huán)境、湖泊主導(dǎo)類型與類型組合的區(qū)域分異，將松嫩平原湖泊群劃分為大慶湖泊群、莫莫格湖泊群、舍力湖泊群、乾安湖泊群、大安湖泊群、向?yàn)鹾慈?個(gè)亞區(qū)。于少鵬[53]結(jié)合大慶湖泊群特征，提出了按“地貌部位-成因-水量-水質(zhì)”順序建立四級(jí)湖泊分類分區(qū)的系統(tǒng)。寧龍梅等[54]選取了江漢湖泊群中13個(gè)典型阻隔湖泊，根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)聚類分析方法，將所研究的湖泊劃分為四大類并確立了湖泊的通江順序。

5 湖泊分類分區(qū)研究展望

構(gòu)建一個(gè)兼顧湖泊自然和功能屬性、宜于湖泊流域管理的分類分區(qū)體系，對(duì)于深化河湖系統(tǒng)形成、發(fā)育與演變過程認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化湖泊管理保護(hù)、維護(hù)湖泊健康具有重要的意義。當(dāng)前，湖泊分類方法多是從單一角度出發(fā)，從某一個(gè)側(cè)面反映湖泊的特征，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)湖泊系統(tǒng)的整體性、綜合性的刻畫，更難從流域尺度上反映自然環(huán)境變化及人類活動(dòng)對(duì)流域-湖泊相互作用的影響。開展的湖泊綜合分區(qū)研究多是基于地理學(xué)、水文學(xué)、生態(tài)學(xué)等理論與方法，從湖泊自身屬性特征的角度建立湖泊分區(qū)區(qū)劃，因此較少考慮流域尺度上的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)湖泊的影響，而當(dāng)前的湖泊分區(qū)區(qū)劃尚無明晰確切的邊界，難以有針對(duì)性地對(duì)湖泊實(shí)施科學(xué)管理，也難以實(shí)現(xiàn)因湖施策的管理目標(biāo)。

6 結(jié) 論

基于上述分析與總結(jié)，在多學(xué)科交叉融合發(fā)展和研究技術(shù)方法創(chuàng)新等背景下，亟需加強(qiáng)對(duì)以下方面的研究。

(1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累和共享。湖泊分類分區(qū)研究是研究者對(duì)湖泊這一客觀事物的主觀描述，受到湖泊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可獲取性的限制。相對(duì)于氣象、水文等基礎(chǔ)監(jiān)測站網(wǎng)，我國湖泊野外調(diào)查和監(jiān)測站點(diǎn)相對(duì)較少，缺少網(wǎng)格化、一體化、長序列的湖泊監(jiān)測站網(wǎng)。湖泊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是開展湖泊分類分區(qū)研究的基礎(chǔ)，基于不充分、不完善數(shù)據(jù)信息的湖泊分類描述,將會(huì)導(dǎo)致湖泊分類分區(qū)結(jié)果的準(zhǔn)確性低、應(yīng)用效果差等問題。未來需要強(qiáng)化湖泊所在流域的水文、水環(huán)境、水生態(tài)等多要素多尺度的監(jiān)測調(diào)查，構(gòu)建與湖泊分類分區(qū)研究需求相匹配的湖泊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。針對(duì)不同部分獲取湖泊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料分散且缺少統(tǒng)一規(guī)范的問題，未來應(yīng)加強(qiáng)湖泊監(jiān)測的統(tǒng)一性，建立完善的湖泊監(jiān)測體系，優(yōu)化監(jiān)測數(shù)據(jù)的時(shí)空代表性，實(shí)現(xiàn)不同部門之間湖泊監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享。

(2) 豐富湖泊分類分區(qū)理論。湖泊科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展僅有100余年的歷史，然而已初步形成了湖泊物理、湖泊化學(xué)、湖泊生物、湖泊沉積、湖泊遙感、湖泊流域管理等分支研究領(lǐng)域。但是，湖泊作為一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，湖泊本身是地球表面陸地水圈的重要組成部分，通過水力聯(lián)系而參與到流域物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的基本功能。此外，湖泊多位于人口密集區(qū)，受到人類活動(dòng)的強(qiáng)烈影響。但是當(dāng)前開展的湖泊科學(xué)研究深受地理地質(zhì)、海洋科學(xué)、水文學(xué)及生態(tài)環(huán)境等學(xué)科的影響；湖泊分類分區(qū)理論仍沿用相關(guān)學(xué)科以經(jīng)驗(yàn)描述和宏觀分析為主的傳統(tǒng)的研究思路與方法。為此，未來湖泊分類分區(qū)理論應(yīng)強(qiáng)化能夠全面揭示并反映湖泊形成演化過程與驅(qū)動(dòng)要素的綜合特性，探求流域尺度上自然環(huán)境變化與人類活動(dòng)對(duì)不同類型湖泊演變特征的定量分析，并對(duì)不同湖泊的形成、演變、消亡等全生命周期過程進(jìn)行分析模擬，以實(shí)現(xiàn)流域-湖泊復(fù)合系統(tǒng)演化規(guī)律的闡釋以及為管理政策的制定提供新的分析視角和工具。

(3) 優(yōu)化湖泊分類分區(qū)技術(shù)方法。當(dāng)前，不同學(xué)者基于不同的研究目的和知識(shí)背景，對(duì)湖泊分類分區(qū)做了大量探索性研究工作并取得了一定的研究成果；但是，隨著湖泊科學(xué)研究的深入、跨學(xué)科的融合與創(chuàng)新，湖泊分類分區(qū)依據(jù)將得到不斷擴(kuò)展，主導(dǎo)指標(biāo)將進(jìn)一步豐富、分類分區(qū)方法將實(shí)現(xiàn)綜合集成創(chuàng)新，分類分區(qū)指標(biāo)將涵蓋到地貌、水文、氣象、土壤、生物、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、景觀美學(xué)等諸多方面。但是如何篩選最能表征湖泊特性的關(guān)鍵指標(biāo)因子，實(shí)現(xiàn)分類分區(qū)指標(biāo)的化繁為簡，是今后湖泊分類分區(qū)關(guān)鍵技術(shù)所在。此外，建立融合多種要素、普適的、且能針對(duì)湖泊具體特性進(jìn)行調(diào)整的湖泊分類分區(qū)方法，同時(shí)融合有大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的高效集成應(yīng)用，也將成為湖泊分類分區(qū)研究的重要發(fā)展方向。