水利工程群對(duì)洞庭湖城陵磯特征水位的綜合影響

鐘小敏，帥 紅，李景保，李煜連，王雨欣，張憬怡

(1.湖南師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙410081;2.湖南師范大學(xué) 地理空間大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙 410081)

1 研究背景

近數(shù)十年來(lái)，長(zhǎng)江中上游、湖南“四水”修建了眾多大型水庫(kù)，在水利工程群的共同影響下，洞庭湖水文情勢(shì)發(fā)生了巨大變化[1-5]。特別是2003年三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)，其強(qiáng)大的調(diào)節(jié)作用改變了長(zhǎng)江中下游天然的水文循環(huán)和泥沙輸移過(guò)程[6-10]，使洞庭湖與長(zhǎng)江的關(guān)系進(jìn)入了一個(gè)新的調(diào)整階段。城陵磯作為扼守洞庭湖的出口，其水位變化是反映江湖關(guān)系演變的重要標(biāo)志[11]，因此，剖析其在水利工程群影響下的水情時(shí)序變化具有重要意義。近數(shù)十年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者從不同角度就水利工程影響下城陵磯水位變化做了較多研究[12-15]，其中，20世紀(jì)80年代以來(lái)，有許多學(xué)者對(duì)水利工程運(yùn)行下的城陵磯水位進(jìn)行了探討[16-19]。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，有許多學(xué)者對(duì)三峽水庫(kù)影響下的城陵磯水位展開(kāi)了研究[20-28]，其中，周蕾等[29]、肖瀟等[30]研究了城陵磯平均水位的演變特征。然而這些研究的時(shí)間尺度不夠長(zhǎng)，或單一分析長(zhǎng)江干流一個(gè)或多個(gè)水利工程運(yùn)行導(dǎo)致的變化，沒(méi)有考慮到城陵磯特征水位受到湖南“四水”和長(zhǎng)江水利工程群的綜合影響。

鑒于此，本文從長(zhǎng)時(shí)間尺度角度出發(fā)分析了長(zhǎng)江干流和湖南“四水”水利工程群影響下的洞庭湖湖口城陵磯特征水位的時(shí)序演變特征，以期為優(yōu)化該水利工程群運(yùn)行方案、制定江湖地區(qū)防洪抗旱應(yīng)急預(yù)案以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化防洪抗旱工程提供理論參考。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

洞庭湖為我國(guó)第二大淡水湖，位于湖南省北部、長(zhǎng)江荊江段南岸，東南部匯集了湘、資、沅、澧4條江河(簡(jiǎn)稱(chēng)“四水”)及環(huán)湖中小河流來(lái)水，北接松滋、太平、藕池三口(調(diào)弦口于1958年冬封堵)來(lái)水來(lái)沙，經(jīng)洞庭湖調(diào)蓄后，由湖口城陵磯泄入長(zhǎng)江[15]。因此，城陵磯特征水位既受到長(zhǎng)江上游水庫(kù)群的影響，又受到湖南“四水”水庫(kù)群的影響。洞庭湖及長(zhǎng)江干流主要水文控制站分布見(jiàn)圖1。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

為揭示水利工程群對(duì)城陵磯特征水位的影響，選用1956-2020年城陵磯站水文數(shù)據(jù)作為分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)江水利委員會(huì)(http://www.cjw.gov.cn/)、湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院(http://www.hhpdi.com/)、湖北省水利廳(http://slt.hubei.gov.cn/)以及湖南省水情日?qǐng)?bào)表。水利工程數(shù)據(jù)來(lái)自《水利統(tǒng)計(jì)公報(bào)》《水利部公報(bào)》《湖南省水庫(kù)名錄》以及中國(guó)水利工程數(shù)據(jù)庫(kù)等。長(zhǎng)江流域中上游和“四水”流域主要水利工程見(jiàn)表1。

圖1 洞庭湖及長(zhǎng)江干流主要水文控制站分布

2.3 研究方法

本文采用Mann-Kendall趨勢(shì)和突變檢驗(yàn)法[31-34]分析城陵磯特征水位的時(shí)序演變特征，運(yùn)用相關(guān)分析法和線(xiàn)性趨勢(shì)法來(lái)分析各時(shí)段的水位變化。同時(shí)，按照國(guó)家水利部信息中心水文預(yù)報(bào)規(guī)范及徑流豐枯狀況的劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水庫(kù)群運(yùn)行前后的典型年進(jìn)行界定[26]，即：

(1)

式中：P為徑流距平百分比，P>20%為豐水年；-10%≤P≤10%為平水年；P<-20%為枯水年。

3 結(jié)果與分析

一般而言，水庫(kù)蓄水后，汛期調(diào)洪削峰，對(duì)最高水位產(chǎn)生影響；汛末蓄水，對(duì)9-10月水位產(chǎn)生影響；枯水期補(bǔ)水調(diào)度，對(duì)枯水期平均水位和最低水位產(chǎn)生影響。為便于分析多時(shí)間尺度下城陵磯特征水位演變規(guī)律，分別對(duì)1956-2020年城陵磯的年均水位、年最高水位、年最低水位、汛末水位(9-10月)以及枯水期水位(12月-次年3月)進(jìn)行Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)，取可信度α=0.05，其對(duì)應(yīng)的M臨界值為1.96，若∣M∣>1.96，表示序列的趨勢(shì)顯著。5個(gè)水位序列的統(tǒng)計(jì)量M變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

表1 長(zhǎng)江流域中上游和“四水”流域主要水利工程

圖2 1956-2020年城陵磯特征水位序列M-K檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值變化趨勢(shì)

由圖2可知，城陵磯年均水位、年最高水位、年最低水位以及枯季水位均發(fā)生顯著變化，汛末水位呈不顯著上升趨勢(shì)。其中，年均水位自1965年起發(fā)生顯著變化，1980年后呈穩(wěn)定的顯著上升趨勢(shì)，2003年后上升趨勢(shì)有所減緩；年最高水位自1988年起發(fā)生顯著變化；年最低水位自1968年起發(fā)生顯著變化；枯季水位自1967年起發(fā)生顯著變化，1980年后呈穩(wěn)定的顯著上升趨勢(shì)?？紤]到柘溪水庫(kù)(總庫(kù)容為35.65×108m3)1963年全面投產(chǎn)，而城陵磯平均水位在1965年發(fā)生顯著變化，表明城陵磯平均水位可能受到了柘溪水庫(kù)調(diào)蓄的影響。因此，以1963年為分界點(diǎn)，將1956-1962年城陵磯水位序列作為水庫(kù)建設(shè)前的天然水位，1963-2020年水位序列作為水利工程群建設(shè)后的來(lái)水序列。1963-1972年下荊江系統(tǒng)裁彎期除年最高水位外，其余4個(gè)水位序列的統(tǒng)計(jì)值M在1.96上下波動(dòng)，情況復(fù)雜，故將1963-1972年作為一個(gè)單獨(dú)時(shí)間段分析。1980年后平均水位和枯季水位呈穩(wěn)定的顯著上升趨勢(shì)，2003年后平均水位的顯著上升趨勢(shì)有所減緩，而1981年1月葛洲壩開(kāi)始截流，2003年長(zhǎng)江中上游最大的水庫(kù)——三峽水庫(kù)開(kāi)始試驗(yàn)性蓄水，這兩個(gè)水庫(kù)對(duì)城陵磯水位產(chǎn)生了明顯影響[19,26]，故將1973-1980、1981-2002及2003-2020年分別作為單獨(dú)的時(shí)間段來(lái)分析。據(jù)此，將1956-2020年的水文序列劃分為5個(gè)時(shí)段，即第1時(shí)段1956-1962年(基準(zhǔn)期)、第2時(shí)段1963-1972年(下荊江系統(tǒng)裁彎期)、第3時(shí)段1973-1980年(下荊江裁彎后至葛洲壩截流前)、第4時(shí)段1981-2002年(葛洲壩截流后)、第5時(shí)段2003-2020年(三峽水庫(kù)蓄水后)。

3.1 水利工程群運(yùn)行下城陵磯特征水位時(shí)序變化

由于城陵磯處于江湖交匯區(qū)，其水情具有隨機(jī)性和不確定性，本文從長(zhǎng)時(shí)間尺度對(duì)比分析城陵磯特征水位的變化規(guī)律，尤其是三峽工程運(yùn)行后特征水位的變化特點(diǎn)。

3.1.1 水利工程群運(yùn)行下城陵磯年特征水位變化規(guī)律 將1956-2020年城陵磯的年均水位、年最高水位和年最低水位以年份為自變量進(jìn)行線(xiàn)性擬合，結(jié)果如表2所示。

表2 1956-2020年城陵磯年特征水位線(xiàn)性擬合結(jié)果

由表2可知，城陵磯年均水位、年最低水位上升趨勢(shì)明顯。1956-2020年年均水位、年最高水位和年最低水位均值分別為24.78、30.54和19.86 m，波動(dòng)范圍分別為22.93～26.83、26.91～35.44、17.56～21.38 m，其中年最高水位變化范圍最大。

各時(shí)段城陵磯年特征水位的變化(表3)表明，時(shí)段1的年均水位為23.63 m，相較于時(shí)段1，時(shí)段2、3、4、5分別抬升了0.68、1.04、1.61、1.34 m，與時(shí)段4相比，時(shí)段5的年均水位有所下降(24.97 m)。年最高水位在第1～第4時(shí)段逐時(shí)段抬升，與時(shí)段4相比，時(shí)段5的年最高水位有所下降(30.50 m)，該變化規(guī)律與年均水位基本一致。年最低水位逐時(shí)段抬升，相較于時(shí)段1，時(shí)段2、3、4、5分別抬升了0.75、1.23、2.17、2.78 m。表明近幾十年來(lái)城陵磯年均水位明顯抬高，三峽工程運(yùn)行后降低了城陵磯年均水位、年最高水位，抬高了城陵磯年最低水位。

表3 1956-2020年各時(shí)段城陵磯年特征水位變化 m

綜上所述，城陵磯年均水位和年最高水位先上升后下降，具有明顯的階段性變化特征[28]，年最低水位逐時(shí)段抬升，三峽工程運(yùn)行是導(dǎo)致時(shí)段5年均水位和年最高水位相對(duì)下降的主要因素，三峽工程的補(bǔ)水調(diào)蓄作用是年最低水位抬升的主導(dǎo)因素。

3.1.2 水利工程群運(yùn)行下城陵磯年特征水位變化趨勢(shì) 利用Mann-Kendall檢驗(yàn)法分析城陵磯年特征水位變化趨勢(shì)，結(jié)果見(jiàn)表4。表4表明，1956-2020年年均水位、年最高水位、年最低水位的Z值分別為3.227、1.970、7.419，說(shuō)明城陵磯年特征水位呈顯著上升趨勢(shì)。

對(duì)比分析表4中各時(shí)段城陵磯年特征水位變化趨勢(shì)可知，時(shí)段1年均水位和年最高水位的Z值分別為0.751、0.451，為不顯著的上升趨勢(shì)，而年最低水位的Z值為-0.151，為不顯著的下降趨勢(shì)。時(shí)段2的年特征水位呈下降趨勢(shì)，其中，年均水位呈顯著下降趨勢(shì)，這是因?yàn)?963年柘溪水庫(kù)全面投產(chǎn)以及1967-1972年下荊江系統(tǒng)裁彎的影響。時(shí)段3城陵磯年均水位和年最低水位均呈下降趨勢(shì)，其Z值分別為-0.991、-0.741，而年最高水位呈上升趨勢(shì)(Z=0.991)。時(shí)段4年特征水位呈上升趨勢(shì)，其中年均水位和年最低水位呈顯著上升趨勢(shì)(Z=2.169、2.846)。時(shí)段5年最低水位、年均水位、年最高水位的Z值分別為2.237、1.629、0.719，年最低水位的變化在時(shí)段4、5均具有顯著性。結(jié)果表明下荊江系統(tǒng)裁彎降低了城陵磯特征水位，1981年葛洲壩截流以來(lái)城陵磯年特征水位呈上升趨勢(shì)，2003年三峽工程運(yùn)行后，由于三峽大壩巨大的攔水?dāng)r沙功能，其上升趨勢(shì)有所減緩。

采用Mann-Kendall檢驗(yàn)法分析城陵磯特征水位的突變年份，繪制出的統(tǒng)計(jì)量序列圖見(jiàn)圖3。由圖3可以看出，城陵磯年均水位在1964年發(fā)生突變，這與1963年柘溪水庫(kù)建成蓄水有一定聯(lián)系，1981年突破臨界值上限，呈顯著上升趨勢(shì)；年最高水位在1967年發(fā)生突變，而1967-1972年實(shí)施了下荊江系統(tǒng)裁彎工程，可見(jiàn)下荊江裁彎對(duì)年最高水位產(chǎn)生了影響；年最低水位在1981年發(fā)生突變，1981年葛洲壩截流，因此該突變年份的發(fā)生與葛洲壩水庫(kù)建設(shè)有關(guān)。

表4 1956-2020年不同時(shí)段城陵磯特征水位M-K趨勢(shì)變化

3.1.3 水利工程群運(yùn)行下城陵磯特征水位季節(jié)變化規(guī)律 受湖南“四水”入湖來(lái)水、長(zhǎng)江干流洪水頂托等因素的影響，城陵磯存在漲水期(4-5月)、豐水期(6-9月)、退水期(10-11月)和枯水期(12月-次年3月)4個(gè)水文期[3]。本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算1956-2020年不同時(shí)段水利工程群影響下的城陵磯漲、豐、退、枯水期特征水位，以分析城陵磯特征水位的季節(jié)變化規(guī)律。表5為1956-2020年各時(shí)段不同水文期城陵磯特征水位。

圖3 1956-2020年城陵磯特征水位M-K統(tǒng)計(jì)量序列

表5 1956-2020年各時(shí)段不同水文期城陵磯特征水位 m

對(duì)表5中的特征水位按不同水文期分析如下：

(1)漲水期。時(shí)段1的城陵磯水位在22.24～24.41 m之間波動(dòng)，水位均值為23.84 m。相較于時(shí)段1，時(shí)段2、3、4的月平均水位分別上升0.63、0.95、1.05 m，月均最高水位分別上升2.24、2.36、2.42 m。時(shí)段5月平均水位繼續(xù)抬升(24.98 m)，月均最高水位有所下降(26.70 m)。月均最低水位在柘溪水庫(kù)蓄水后和下荊江裁彎期間抬升，之后有所下降，葛洲壩截流后，月均最低水位抬升至23.34 m，三峽工程蓄水后又回落至22.41 m。上述結(jié)果表明，漲水期水利工程群對(duì)最高水位影響較大，柘溪水庫(kù)蓄水后，城陵磯最高水位抬升2 m以上，下荊江系統(tǒng)裁彎提高了城陵磯最低水位。

(2)豐水期。城陵磯月平均水位和月均最高水位在時(shí)段1～時(shí)段4逐時(shí)段抬升，月平均水位分別為27.87、28.14、28.89、29.25 m，月均最高水位分別為29.66、29.69、30.34、32.64 m，三峽水庫(kù)蓄水后，則呈同步下降趨勢(shì)，與時(shí)段4相比，分別下降了0.56、2.22 m。月均最低水位由時(shí)段1的26.32 m下降至?xí)r段2的25.35 m，時(shí)段3有所抬升，時(shí)段4、5又有所下降。上述結(jié)果表明，豐水期三峽工程運(yùn)行對(duì)最高水位影響較大，這主要是受三峽水庫(kù)調(diào)洪削峰運(yùn)行期(7月1日-8月31日)的影響，長(zhǎng)江荊江段泄洪量減少，湖南“四水”主汛期已過(guò)，此調(diào)度方式有利于降低洞庭湖洪水位，減輕了抗洪搶險(xiǎn)壓力；受水利工程群影響，豐水期月均最低水位有增有減，情況復(fù)雜。

(3)退水期。時(shí)段1的城陵磯水位在21.64～25.67 m之間波動(dòng)，水位均值為23.48 m。相較于時(shí)段1，時(shí)段2的月平均水位以及月均最高、最低水位分別抬升了1.98、2.16、2.60 m。與時(shí)段2相比，時(shí)段3的月平均水位以及月均最高、最低水位分別下降了0.13、1.16、0.64 m。時(shí)段4、5月均最低水位繼續(xù)下降，分別為22.50、21.81 m，而月平均水位和月均最高水位在時(shí)段4上升、時(shí)段5下降。退水期城陵磯特征水位自柘溪水庫(kù)蓄水后抬升，而期間水位總體上降低，三峽水庫(kù)蓄水后特征水位下降，這是因?yàn)殚L(zhǎng)江下泄量減少，湖南“四水”(進(jìn)入枯水期)和荊南“三口”同期入湖水量減少，受水庫(kù)正常蓄水運(yùn)行期調(diào)控的影響，長(zhǎng)江上游或“四水”流域如不發(fā)生較大洪水，則洞庭湖區(qū)水位呈下降趨勢(shì)，進(jìn)而導(dǎo)致特征水位的下降，表明水利工程群對(duì)城陵磯退水期特征水位產(chǎn)生了明顯影響。

(4)枯水期。相較于時(shí)段1，時(shí)段2、3、4的月平均水位分別抬升了0.50、0.71、1.95 m，最高水位分別抬升了0.59、0.57、2.66 m，最低水位分別抬升了0.56、0.86、1.46 m。時(shí)段5的城陵磯月平均水位和月均最低水位分別抬升至21.70、20.81 m，月均最高水位下降至22.45 m。自1963年以來(lái)城陵磯平均水位和最低水位逐期抬升，1980年后，最高水位壅高明顯，三峽水庫(kù)蓄水后，上升趨勢(shì)減緩，這主要是受葛洲壩截流與三峽水庫(kù)在該時(shí)段的補(bǔ)水調(diào)度影響[26,35]，葛洲壩水庫(kù)于1981年開(kāi)始截流，三峽水庫(kù)枯水期補(bǔ)水調(diào)度抬高了長(zhǎng)江干流枯季最低水位，但補(bǔ)水能力有限，加之長(zhǎng)江荊江段清水下泄，使河道受到?jīng)_刷，造成河床下切、水位降低，導(dǎo)致最高水位下降，最低水位和平均水位抬升。表明枯水期水利工程群的運(yùn)行對(duì)城陵磯水位產(chǎn)生了明顯影響。

綜上所述，城陵磯特征水位對(duì)水利工程群產(chǎn)生了不同的響應(yīng)，其中三峽工程的運(yùn)行降低了城陵磯豐水期、退水期的特征水位，抬高了枯水期的平均水位、最低水位以及漲水期的平均水位，20世紀(jì)80年代以來(lái)，城陵磯枯水期特征水位明顯抬高，說(shuō)明以葛洲壩和三峽工程等為代表的水利工程群在汛末蓄水對(duì)最高水位有影響，補(bǔ)水調(diào)度對(duì)枯水期平均水位和最低水位有影響。

3.2 水利工程群運(yùn)行下典型年城陵磯特征水位變化

由3.1節(jié)可知，城陵磯水位受葛洲壩截流和三峽工程運(yùn)行的影響較大，就不同水文期而言，豐水期和枯水期的變化更明顯。因此，本文通過(guò)分析1980年后城陵磯豐水期和枯水期典型年的特征水位變化，揭示以葛洲壩和三峽工程為代表的水利工程群對(duì)城陵磯特征水位的影響。按照標(biāo)準(zhǔn)將第4時(shí)段的1998、2001、1994年和第5時(shí)段的2017、2004、2006年依次界定為豐水年、平水年和枯水年，在水利工程群運(yùn)行影響下，第4、5時(shí)段各典型水文年的城陵磯特征水位如表6所示。

3.2.1 水利工程群運(yùn)行下豐水年城陵磯特征水位的變化 對(duì)比分析表6中豐水年城陵磯特征水位演變特點(diǎn)可知，豐水期和枯水期的特征水位隨時(shí)段呈下降趨勢(shì)，相較于時(shí)段4，時(shí)段5豐水期的平均水位、最高水位和最低水位分別下降了4.10、3.61、1.68 m，枯水期分別下降了1.14、0.75、0.12 m，平均水位變化最大，最低水位變化最小。由此說(shuō)明，三峽工程的運(yùn)行降低了城陵磯豐水年豐水期和枯水期的特征水位，該變化有利于削減長(zhǎng)江中游洪峰，減輕洪水災(zāi)害的影響程度，但同時(shí)也要預(yù)防豐水年枯水期發(fā)生干旱。

表6 水利工程群運(yùn)行下城陵磯典型水文年特征水位

3.2.2 水利工程群運(yùn)行下平水年城陵磯特征水位的變化 對(duì)比分析表6中平水年城陵磯特征水位演變特點(diǎn)可知，枯水期特征水位下降，而豐水期上升，相較于時(shí)段4，時(shí)段5枯水期的平均水位、最高水位和最低水位分別下降了0.81、0.07、1.67 m，豐水期分別上升了1.11、1.29、1.38 m，最低水位變化最大。這表明三峽工程的運(yùn)行降低了平水年城陵磯枯水期特征水位，抬高了豐水期特征水位。

3.2.3 水利工程群運(yùn)行下枯水年城陵磯特征水位的變化 對(duì)比分析表6中枯水年城陵磯特征水位演變特點(diǎn)可知，枯水期特征水位上升，而豐水期下降，相較于時(shí)段4，時(shí)段5枯水期的平均水位、最高水位和最低水位分別上升了0.18、0.74、0.33 m，豐水期分別下降了1.90、0.55、3.37 m，豐水期最低水位變化最大。這表明三峽工程的運(yùn)行使得城陵磯枯水年豐水期特征水位下降，枯水期特征水位上升，該變化有利于緩解城陵磯枯水年枯水期的旱情，同時(shí)也要預(yù)防枯水年水利工程運(yùn)行導(dǎo)致的突發(fā)情況。

總體而言，城陵磯豐、平、枯水年的特征水位對(duì)三峽工程的運(yùn)行產(chǎn)生了不同的響應(yīng)。三峽水庫(kù)運(yùn)行有利于穩(wěn)定枯水期水位，在一定程度上可以緩解長(zhǎng)江中下游旱災(zāi)程度。

4 討 論

洞庭湖水情受到長(zhǎng)江干流和湖南“四水”水利工程群的綜合影響而發(fā)生變化，該變化必將對(duì)洞庭湖湖口城陵磯的特征水位產(chǎn)生影響。研究表明各水利工程對(duì)特征水位的影響不一致，使城陵磯水位在不同階段表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。

4.1 城陵磯特征水位時(shí)序變化分析

經(jīng)分析，近幾十年來(lái)城陵磯年特征水位總體呈顯著上升趨勢(shì)。從各時(shí)段年特征水位的變化來(lái)看，受柘溪水庫(kù)全面投產(chǎn)和下荊江系統(tǒng)裁彎的影響，1963-1972年城陵磯年特征水位呈下降趨勢(shì)，這與段文忠[13]、肖瀟等[30]的研究結(jié)論一致；三峽工程運(yùn)行后降低了城陵磯的平均水位和最高水位，叢振濤等[20]、賴(lài)錫軍等[22]、黃群等[25]在對(duì)城陵磯水位的研究中也得出了類(lèi)似的結(jié)論；總體上自20世紀(jì)80年代以來(lái)，受葛洲壩和三峽工程等水利工程群的影響，城陵磯年均水位和年最高水位壅高，年最低水位顯著抬升，段文忠等[14]在對(duì)城陵磯水位的研究中也得出了類(lèi)似的結(jié)論。柴元方等[18]在對(duì)城陵磯水位的研究中發(fā)現(xiàn)，1967年發(fā)生的突變與中州子裁彎有一定聯(lián)系，本文對(duì)城陵磯水位進(jìn)行Mann-Kendall突變檢驗(yàn)分析時(shí)，也發(fā)現(xiàn)年最高水位在1967年發(fā)生突變，該突變年的發(fā)生與中州子裁彎密切相關(guān)。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)年均水位在1964年發(fā)生的突變與柘溪水庫(kù)建成蓄水有關(guān)，年最低水位在1981年發(fā)生的突變與葛洲壩截流有關(guān)。在特征水位季節(jié)變化上，城陵磯水位存在“漲-豐-退-枯”的變化特征，豐水期平均水位在葛洲壩截流后抬升，三峽工程運(yùn)行后，枯水期平均水位和最低水位抬升，最高水位下降，這與周蕾等[29]的研究結(jié)論類(lèi)似。

4.2 城陵磯典型年特征水位變化分析

各典型年城陵磯特征水位對(duì)三峽工程的運(yùn)行產(chǎn)生了不同的響應(yīng)，三峽水庫(kù)運(yùn)行降低了城陵磯豐水年豐水期和枯水期、平水年枯水期、枯水年豐水期的特征水位，抬高了平水年豐水期、枯水年枯水期的特征水位，這與李景保等[26]的研究結(jié)論一致。從總體上看，該變化有利于緩解城陵磯枯水年枯水期的旱情、削弱長(zhǎng)江中游洪峰、降低水災(zāi)影響。

5 結(jié) 論

本文采用Mann-Kendall趨勢(shì)和突變檢驗(yàn)法從不同時(shí)間尺度分析了長(zhǎng)江干流和湖南“四水”水利工程群影響下洞庭湖湖口城陵磯特征水位的時(shí)序演變特征，得出以下主要結(jié)論：

(1)總體上城陵磯特征水位呈顯著上升趨勢(shì)，特征水位階段性變化明顯。其中，城陵磯年均水位、年最高水位在三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的影響下，呈時(shí)段1～時(shí)段4逐期抬升而時(shí)段5下降的變化趨勢(shì)，受水利工程群調(diào)蓄作用的影響，年最低水位逐時(shí)段抬升。

(2)柘溪水庫(kù)蓄水以來(lái)，城陵磯漲、豐、退、枯水期特征水位產(chǎn)生了不同的響應(yīng)。城陵磯枯水期特征水位自葛洲壩截流以來(lái)明顯抬升，豐水期、退水期特征水位受三峽水庫(kù)蓄水影響明顯下降。

(3)水利工程群對(duì)城陵磯典型年豐水期和枯水期特征水位產(chǎn)生了不同的影響。三峽水庫(kù)蓄水后，城陵磯豐水年豐水期和枯水期、平水年枯水期、枯水年豐水期特征水位下降，平水年豐水期、枯水年枯水期特征水位抬升。

(4)洞庭湖湖口城陵磯特征水位時(shí)序演變特征是人類(lèi)活動(dòng)與自然因素疊加作用的結(jié)果。本文在分析特征水位時(shí)序演變特征過(guò)程中僅考慮了人類(lèi)活動(dòng)(水利工程群)的影響作用，未考慮氣候因素及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用水的影響，同時(shí)在洪水期城陵磯水位受監(jiān)利和螺山河段洪水的頂托概率也較大，也未考慮其對(duì)城陵磯特征水位的影響，這些問(wèn)題有待今后探討。