1954-2018年?yáng)|平湖水位變化特征及驅(qū)動(dòng)因素分析

韓 非，陳影影，于世永，栗文佳，張?jiān)品?，陳?shī)越

(1.江蘇師范大學(xué) 地理測(cè)繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.鹽城師范學(xué)院 江蘇沿海開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 鹽城 224007)

1 研究背景

水位是湖泊最基本的水文要素之一，反映湖泊的水量收支平衡，也是影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)長(zhǎng)期變化最主要的因素[1]。以大氣降水及季節(jié)性積雪融水作為主要補(bǔ)給來(lái)源的湖泊，其水位變化具有明顯的季節(jié)波動(dòng)和年際變化特征[2]。自然狀態(tài)下，湖水位的季節(jié)及年際波動(dòng)變化對(duì)維系湖泊生態(tài)系統(tǒng)的功能至關(guān)重要[3]。

東平湖處于較為復(fù)雜的“河-湖-庫(kù)”水文系統(tǒng)中，它既與黃河、大汶河等大型河流相互連接，起到分滯黃河、大汶河洪水的作用，又是南水北調(diào)東線工程的重要調(diào)蓄湖泊，并且還承擔(dān)著山東省西水東送的任務(wù)。湖水位變動(dòng)對(duì)于東平湖的防洪、湖水水質(zhì)、水生動(dòng)植物的生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生較為重大的影響。水位的變化趨勢(shì)受到氣候、水文等自然因素和近年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)增強(qiáng)等人為因素的綜合影響。學(xué)者們對(duì)東平湖地區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽埋藏演化特征、重金屬污染、水環(huán)境變遷等方面的研究已經(jīng)取得了不少進(jìn)展[4-7]，但是，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、閘壩建設(shè)、圍湖造田、生產(chǎn)生活的過(guò)度取水以及不節(jié)制地向水體排放污染物等行為已經(jīng)嚴(yán)重影響了湖泊生態(tài)環(huán)境，其中水位的大幅變化已經(jīng)危害了湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康，對(duì)湖泊生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能完整性造成了嚴(yán)重威脅。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，水位的高低及其變動(dòng)范圍、頻率、持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)和周期性等是影響湖泊水生植被的核心因子[8]，對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)等生物的生態(tài)系統(tǒng)和棲息生境也會(huì)產(chǎn)生影響[9]。

目前，國(guó)內(nèi)其他大型湖泊的水位變化研究已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)，例如，對(duì)太湖[10]、鄱陽(yáng)湖[11]、洞庭湖[12]的研究取得了一系列進(jìn)展。但對(duì)東平湖水位變化的研究還相對(duì)較少，羅輝等[13]對(duì)東平湖生態(tài)補(bǔ)水進(jìn)行了初步探討，賀順德等[14]對(duì)東平湖水量調(diào)度對(duì)水位的影響進(jìn)行了研究，王丹等[15]對(duì)近23年氣候變化對(duì)東平湖水位影響作了初步研究，但對(duì)于東平湖水位長(zhǎng)期的變化特征及其驅(qū)動(dòng)因素尚缺乏深入研究。同時(shí)，南水北調(diào)東線工程?hào)|平湖流域水資源的綜合利用對(duì)整個(gè)東線段尤為重要，水位變化對(duì)東平湖的水資源利用和水利工程影響較大。因此，本文主要依據(jù)1954-2018年?yáng)|平湖水資源變化相關(guān)水文數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析東平湖水位時(shí)間序列的長(zhǎng)期變化特征，探討黃河分洪、大汶河入湖徑流、堤壩與控水閘的修建和南水北調(diào)水利工程的建設(shè)等對(duì)湖水位變化的影響，研究結(jié)果對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)東平湖水位變化規(guī)律、水利工程建設(shè)以及湖泊生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)等均具有重要意義。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析方法

2.1 研究區(qū)概況

東平湖位于山東省中西部(116°06′E～116°18′E，35°43′N(xiāo)～36°07′N(xiāo))，是山東省第二大淡水湖，隸屬山東省泰安市東平縣。湖區(qū)屬于溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均氣溫為13.6℃，降水分布不均，主要集中于7-9月。東平湖是國(guó)家重點(diǎn)工程南水北調(diào)東線的最后一級(jí)主要調(diào)蓄湖及山東省西水東送的水源地。北與黃河通過(guò)小清河連接，東與主要補(bǔ)給源大汶河相連。除特殊年份湖區(qū)開(kāi)閘泄洪及南水北調(diào)輸蓄水外，大汶河是與湖區(qū)相通的唯一徑流，東平湖地理位置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 東平湖地理位置示意圖

由于蓄納洪水的需要，湖泊被人為分為新湖區(qū)和老湖區(qū)。其中，老湖區(qū)屬于黃河流域，面積約209 km2，常年水域面積為124 km2，水深平均約2～4 m；新湖區(qū)屬淮河流域，面積418 km2。除特殊的洪水年份，新湖區(qū)主要用于農(nóng)業(yè)墾殖活動(dòng)[16]，常年無(wú)水。本文主要研究常年蓄水的老湖區(qū)，老湖區(qū)全湖總庫(kù)容量約40×108m3，屬典型的淺水型湖泊濕地。近年來(lái)，由于南水北調(diào)東線工程的影響，湖區(qū)受人為因素影響較大，成為典型的人工調(diào)蓄湖，在南水北調(diào)東線工程中起著重要作用。

2.2 資料來(lái)源

東平湖水位、降水、入湖徑流量部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于1993年山東省黃河位山工程局東平湖志編纂委員會(huì)編的《東平湖志》[17]以及2005年?yáng)|平湖管理局所編的《東平湖志》[18]中各水文站1952-2005年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。2006-2018年?yáng)|平湖年平均水位數(shù)據(jù)來(lái)源于黃河網(wǎng)水情日?qǐng)?bào)統(tǒng)計(jì)的東平湖日水位數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)計(jì)算得出。

2.3 研究方法

Mann-Kendall檢驗(yàn)法[19-20]屬于非參數(shù)方法，包括Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)和Mann-Kendall突變檢驗(yàn)。由于不要求數(shù)據(jù)服從某一概率分布, 也不受個(gè)別異常值的干擾, 此方法能夠客觀地顯示樣本序列的整體變化階段和趨勢(shì), 因而被廣泛應(yīng)用于氣候和水文要素時(shí)間序列的分析中。本文通過(guò)MATLAB軟件，運(yùn)用Mann-Kendall檢驗(yàn)法來(lái)分析水位的變化趨勢(shì)。運(yùn)用多項(xiàng)式回歸曲線分析水位宏觀的變化趨勢(shì)，并計(jì)算東平湖年均水位累積距平曲線，將曲線上的峰值與谷值出現(xiàn)的時(shí)刻作為可能的突變點(diǎn)。可與Mann-Kendall檢驗(yàn)法相互比對(duì)，交叉檢驗(yàn)。采用水文學(xué)中最常用的Morlet連續(xù)復(fù)小波函數(shù)來(lái)分析水位變化的周期性特征。其中小波方差可以反映水文要素能量的強(qiáng)弱波動(dòng)，并根據(jù)其隨時(shí)間尺度的變化來(lái)確定水位變化的主周期。通過(guò)運(yùn)用線性趨勢(shì)法和相關(guān)分析法來(lái)分析每一階段水位變化與其變化因素之間的相關(guān)系數(shù)并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，分析各階段水位變化的原因。

3 水位變化特征

3.1 年際變化特征

圖2為1954-2018年?yáng)|平湖水位變化趨勢(shì)相關(guān)分析圖。由圖2(a)年平均水位變化可知，其變化幅度較大，總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì), 1954-2018年平均水位為40.74 m，最高值為2011年的42.29 m，最低值為1989年的39.00 m。根據(jù)圖2(b)平均水位變化多項(xiàng)式回歸分析圖可知，東平湖水位變化經(jīng)歷了中-低-高的變化趨勢(shì)。由Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)得出1954-2018年平均水位的z值為5.3387，置信水平大于99%，說(shuō)明東平湖1954-2018年平均水位變化呈明顯的上升趨勢(shì)。

根據(jù)圖2(c)為1954-2018年?yáng)|平湖水位時(shí)間序列突變檢驗(yàn)中Mann-Kendall突變檢驗(yàn)結(jié)果，將研究時(shí)段分為3個(gè)階段：

階段1為1954-1968年，年平均水位為40.34 m，低于1954-2018年的平均水平。由圖2(c)可得，1954-1968年，UF值大于0，說(shuō)明1954年?yáng)|平湖水位開(kāi)始上升，其中1954-1957年緩慢上升，上升趨勢(shì)并不顯著。1957年之后水位出現(xiàn)了一段急劇上升的趨勢(shì)，上升趨勢(shì)通過(guò)了置信度為95%的顯著性檢驗(yàn)，直到1965年，上升趨勢(shì)才逐漸減緩。這一階段內(nèi)最高水位出現(xiàn)在1961年(41.61 m)，最低水位出現(xiàn)在1968年(39.13 m)，除1960-1962年出現(xiàn)水位大幅增高外，大部分年份水位低于1954-2018年平均水平，整體處于較低的水平。

階段2為1968-1994年，年平均水位為40.21 m，比第1階段略低，遠(yuǎn)低于1954-2018年的平均水平(40.74 m)。檢驗(yàn)圖2(c)中1968年，UF值從大于0轉(zhuǎn)為小于0，1968-1994年期間，1968-1984年下降趨勢(shì)在置信度為95%的水平上并不顯著，并有逐漸減緩的趨勢(shì)，1984年UF值從小于0轉(zhuǎn)為大于0，可以得知從1984年開(kāi)始湖水位由下降轉(zhuǎn)為上升，但上升趨勢(shì)并不顯著，1989年UF值從大于0再次轉(zhuǎn)為小于0，說(shuō)明水位由上升轉(zhuǎn)為下降。1954-2018年最低水位出現(xiàn)于1989年(39.00 m)。并且在1989-1994年經(jīng)歷了上升、下降、再上升的變化過(guò)程。這一時(shí)期除1985、1991年外，水位均低于1954-2018年平均水平，水位整體處于比第1階段略低。

圖2 1954-2018年?yáng)|平湖水位變化趨勢(shì)相關(guān)分析圖

階段3為1994-2018年，年平均水位為41.51 m，遠(yuǎn)高于1954-2018年的平均水平(40.74 m)。檢驗(yàn)圖2(c)中，1994年UF值從小于0轉(zhuǎn)為大于0。1994-1997年，水位上升趨勢(shì)并不顯著。1997年，UF和UB曲線在兩臨界直線之間出現(xiàn)交點(diǎn)，即為突變開(kāi)始的年份。表明1997年之后，湖水位呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，2000年之后趨勢(shì)檢驗(yàn)的顯著性水平大于95%，說(shuō)明水位有明顯升高的趨勢(shì)。并且1954-2018年最高水位出現(xiàn)于2011年(42.28 m)，這一時(shí)期除極個(gè)別年份外，水位均高于1954-2018年平均水平。

3.2 周期變化特征

用Morlet連續(xù)復(fù)小波函數(shù)分析東平湖1954-2018年水位序列周期性變化特征，小波變換系數(shù)實(shí)部時(shí)頻分布如圖3(a)，圖3(a)中實(shí)線表示小波變換系數(shù)實(shí)部為正值，對(duì)應(yīng)水位升高；虛線表示其為負(fù)值，對(duì)應(yīng)水位降低。東平湖年水位序列在27～28 a、39～40 a尺度上的波動(dòng)較為明顯。

圖3(b)為東平湖年水位序列的小波方差隨時(shí)間尺度的變化過(guò)程。圖3(b)表明，兩個(gè)波峰分別對(duì)應(yīng)著28和40 a尺度的主周期。最大峰值出現(xiàn)在40 a尺度處，表明該尺度下水位的震蕩周期最強(qiáng)，表現(xiàn)為40 a為第一主周期，28 a為第二主周期。根據(jù)小波方差分析結(jié)果。

圖3(c)分別繪制了兩個(gè)周期尺度對(duì)應(yīng)的小波系數(shù)實(shí)部變化過(guò)程。由圖3(c)可見(jiàn)，在40 a尺度下，小波系數(shù)實(shí)部在1960-1970年、1980-1993年、2003-2015年為正相位，表示水位升高。在1970-1980年、1993-2003年和2015-2018年為負(fù)相位，表示水位降低，湖泊水位經(jīng)歷了“偏高-偏低-偏高-偏低-偏高-偏低”的變化過(guò)程。在28a尺度下，小波系數(shù)實(shí)部的振幅變化較大，即湖泊水位變化幅度由高到低再到高。

圖3 1954-2018年?yáng)|平湖水位變化小波分析相關(guān)圖

4 東平湖水位變化驅(qū)動(dòng)因素分析

湖泊水位變化的驅(qū)動(dòng)因素一般可分為自然因素和人為因素。其中自然因素一般為直接的、主要的因素，在大尺度上對(duì)湖水位變化趨勢(shì)產(chǎn)生影響，而人為因素不僅直接對(duì)湖水位產(chǎn)生影響，還會(huì)放大自然因素的作用[21]。

JDBC數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)：JDBC(Java Data Base Connectivity，java數(shù)據(jù)庫(kù)連接)是一種用于執(zhí)行SQL語(yǔ)句的Java API，也是基于標(biāo)準(zhǔn)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)接口，可為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供統(tǒng)一訪問(wèn)，它由一組用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的類(lèi)和接口組成[5]。JDBC提供了一種基準(zhǔn)，據(jù)此可構(gòu)建更高級(jí)的工具和接口，使數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)人員能夠編寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序?？蛻舳送ㄟ^(guò)Java程序連接數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系如圖4所示。

東平湖降雨量年際變化具有連續(xù)豐枯的特性，所以水資源量也表現(xiàn)出連續(xù)豐枯交替變化的特性[22]，其自然補(bǔ)給水源主要包括大氣降水、地下水和地表徑流等，大汶河是流入東平湖的唯一水系[17]，所以自然驅(qū)動(dòng)因素主要為大汶河入湖徑流量的變化和氣候因素變化，另外河湖分家之前還受到黃河階段性分洪的影響。而人類(lèi)活動(dòng)因素主要為水庫(kù)建設(shè)及南水北調(diào)工程的影響。此外，近年來(lái)研究還發(fā)現(xiàn)東平湖流域土地利用的變化可能也會(huì)影響入湖徑流量，間接導(dǎo)致湖水位的變化[23]。

4.1 氣候要素對(duì)水位的影響

已有研究表明，氣候要素中氣溫、降水量、蒸發(fā)量的變化均可能對(duì)一個(gè)湖泊的水位產(chǎn)生反饋機(jī)制[24]，圖4為 1954-2018年泰安市氣候要素(氣溫、降水量、蒸發(fā)量)變化趨勢(shì)圖。

根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]，1954-2008年泰安地區(qū)年均氣溫總體呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)(圖4(a))，多年平均氣溫為12.94℃，1997年之后增溫較為明顯。利用表1東平湖年均水位與各氣候要素相關(guān)系數(shù)的分析可知，年均水位與年均氣溫的相關(guān)系數(shù)為0.530，通過(guò)了置信水平α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，表明同期東平湖流域的氣溫對(duì)湖泊水位變化具有正反饋效應(yīng)，年均水位隨著年均氣溫變化明顯。李瑞等[25]研究發(fā)現(xiàn)，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始泰安地區(qū)氣溫變化趨勢(shì)明顯，主要表現(xiàn)為冬季氣溫上升對(duì)年平均氣溫上升所做的貢獻(xiàn)最大，而夏季保持平穩(wěn)，說(shuō)明冬季氣溫上升對(duì)水位影響較為明顯。1954-1980年年均氣溫波動(dòng)下降，降水量有所減少，導(dǎo)致湖水位下降。1980年后氣溫顯著上升，冬季降水量增大，從而促進(jìn)了湖水位的上升。

由圖4(b)泰安市年降水、蒸發(fā)量變化趨勢(shì)圖可知，1954-2018年?yáng)|平湖地區(qū)降水量整體呈現(xiàn)微弱的下降趨勢(shì)，1954-2018年?yáng)|平湖地區(qū)降水量呈現(xiàn)不顯著下降趨勢(shì)，但年際變化波動(dòng)較大[26]，利用相關(guān)分析可知(表1)，年均水位與降水量的相關(guān)系數(shù)為0.272，通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，表明在這期間東平湖年水位變化在一定程度上受降水量變化的影響。由圖4(c)泰安市年降水量變化多項(xiàng)式擬合曲線圖可知，20世紀(jì)50-70年代東平湖年降水量波動(dòng)下降，年降雨量相差較大，豐水年、枯水年的連續(xù)頻繁交替，造成黃河和大汶河的洪水匯入東平湖的水量發(fā)生較大變化。1970年后東平湖年降水量波動(dòng)上升，直接進(jìn)入湖區(qū)的雨量及周邊雨水的匯入導(dǎo)致了湖水總量的增加，使得湖水位得到一定程度的上升，1968-1994年，蒸發(fā)量變化較小，降水量波動(dòng)下降，導(dǎo)致直接進(jìn)入湖區(qū)的雨水減少，使得湖水位波動(dòng)下降，1994年之后，降水量波動(dòng)上升，水位隨降水量變化明顯，2001-2003年的年降水量突然下降到1 000 mm以下，導(dǎo)致2001-2003年水位下降超過(guò)1 m；2003-2005年的年降水量突然增加到1 000 mm以上，水位又迅速回升，顯然降水對(duì)水位變化的影響較大。

一般情況下，湖泊年均水位與蒸發(fā)量為負(fù)相關(guān)，利用相關(guān)分析可知(表1)，年均水位與蒸發(fā)量的相關(guān)系數(shù)為0.317。同期東平湖水位變化與蒸發(fā)量未成負(fù)相關(guān)，說(shuō)明水位變化受蒸發(fā)量影響較小。根據(jù)相關(guān)研究，20世紀(jì)70年代后北半球氣溫顯著上升[27]。據(jù)此可推斷東平湖年蒸發(fā)量波動(dòng)上升，蒸發(fā)量總值較高，而由圖4(d)泰安市年蒸發(fā)量變化多項(xiàng)式擬合曲線圖可知，泰安地區(qū)的年蒸發(fā)量變化呈不明顯的下降趨勢(shì)，進(jìn)一步說(shuō)明蒸發(fā)對(duì)水位變化影響較小。

表1 1954-2008年?yáng)|平湖年均水位與各氣候要素相關(guān)系數(shù)

圖4 1954-2018年泰安市氣候要素(氣溫、降水量、蒸發(fā)量)變化趨勢(shì)圖

4.2 黃河、大汶河和南水北調(diào)對(duì)水位的影響

由圖5可知，黃河經(jīng)過(guò)湖區(qū)客水和大汶河入湖徑流量均呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)，根據(jù)線性趨勢(shì)法可知黃河經(jīng)過(guò)湖區(qū)徑流量?jī)A向率為-7.012×108m3/a，R2為0.4308，大汶河入湖徑流量?jī)A向率為-0.625×108m3/a，R2為0.0703，表明兩者徑流量均有一定程度的下降趨勢(shì)。

圖5 1952-2005年黃河、大汶河入東平湖徑流量變化

歷史時(shí)期黃河的決溢或改道是導(dǎo)致東平湖流域洪澇災(zāi)害的重要因素[30]。根據(jù)資料記載[17]，1958年以前，東平湖自然調(diào)蓄黃河、大汶河洪水，其中黃河與大汶河遭遇較嚴(yán)重的洪水在1954、1957年發(fā)生過(guò)2次[31]。另外據(jù)計(jì)算，1954-1958年黃河經(jīng)過(guò)東平湖地區(qū)年平均徑流量達(dá)到521.8×108m3，除個(gè)別年份外，均高于多年平均值349.3×108m3，表明這一時(shí)期湖水位的上升受黃河洪水泛濫的影響較大，但總體處于平均水平以下。

東平湖自1958年改建，河湖分家，改變了自然調(diào)蓄運(yùn)用的方式，湖水位逐漸下降。1959年，“位山”水利工程破壩改建，水庫(kù)改為防洪運(yùn)用，汛期除黃河大洪水需要進(jìn)湖調(diào)蓄外，水庫(kù)只接納大汶河流域的徑流[17]。因此，大汶河入湖徑流量直接影響了東平湖的水位變化。據(jù)研究，降水量是影響大汶河徑流量的主因[23]，1964年，黃河、大汶河均是豐水年，全年來(lái)水量超過(guò)60×108m3，東平湖地區(qū)年降水量達(dá)到1 183 mm，造成東平湖水位上漲并使得湖區(qū)周邊發(fā)生嚴(yán)重澇災(zāi)。1964年之后，大汶河流域降水量呈減少趨勢(shì)[26]，導(dǎo)致大汶河入湖徑流量不斷減少(圖5(b))，加之?dāng)r河閘的建設(shè)使得1965-1968年大汶河來(lái)水達(dá)到歷史新低值0.467×108m3。利用相關(guān)分析計(jì)算(表2)，1962-1968年大汶河進(jìn)入東平湖水量與湖水位呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.847，并且通過(guò)了置信水平α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明這一時(shí)期大汶河入湖水量對(duì)東平湖水位年際變化的影響較大。

表2 不同時(shí)段東平湖年均水位與大汶河入湖徑流量相關(guān)系數(shù)

由圖2(a)階段2可知，1968-1985年水位波動(dòng)上升，圖5(b)大汶河入湖徑流量統(tǒng)計(jì)中水位上升期間呈現(xiàn)兩個(gè)波峰，即1975和1978年，東平湖水位隨著大汶河入湖水量雙峰的變化而呈現(xiàn)雙峰變化。根據(jù)相關(guān)分析計(jì)算(表2)，得出1975-1978年大汶河進(jìn)入東平湖水量與湖水位呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.964，并且通過(guò)了置信水平α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，表示同期大汶河入湖水量對(duì)湖水位年際變化影響較大。另外根據(jù)資料記載[17]，1982年黃河花園口發(fā)生1.53×104m3/s的大洪水，到孫口站洪峰流量為1.04×104m3/s，其間開(kāi)閘運(yùn)用東平湖老湖區(qū)共分洪4×108m3，顯然是導(dǎo)致東平湖水位增高的另一重要因素。

1986-1989年?yáng)|平湖水位急劇下降(圖2(a)階段2)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，此時(shí)期大汶河入湖水量不斷減少，1980年起，大汶河流域持續(xù)干旱，并出現(xiàn)1981-1983年、1983-1989年兩個(gè)特枯時(shí)段[32]，在1988年10月至1990年5月期間20個(gè)月未產(chǎn)生入湖徑流，部分原因可能是1980年之后植被和大汶河流域沼澤面積的擴(kuò)大，大汶河流域徑流被大幅度削弱，導(dǎo)致20世紀(jì)80年代末其徑流量出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)[23]。根據(jù)表2東平湖年均水位與大汶河入湖徑流量相關(guān)系數(shù)分析計(jì)算，得出大汶河入湖水量與湖水位呈相關(guān)系數(shù)為0.825的正相關(guān)關(guān)系，并且通過(guò)了置信水平α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，表明同期大汶河入湖水量對(duì)湖水位年際變化影響較大。1990-1994年，水位變化幅度較大(圖2(a)階段2)，經(jīng)歷了升、降、再升的過(guò)程，相應(yīng)的大汶河入湖徑流量從較高值減小到最小值又再次增大,表明其可能是同期水位大幅變化的原因。

1994-2011年?yáng)|平湖水位波動(dòng)上升(圖2(a)階段3)，這一時(shí)期大汶河入湖水量基本穩(wěn)定，根據(jù)線性趨勢(shì)法研究表明，東平湖水位隨著大汶河入湖水量而變化(圖5(b))。20世紀(jì)90年代以來(lái)，黃河對(duì)東平湖的影響減小。2002年黃河小浪底工程運(yùn)用后，東平湖汛期洪水周期變長(zhǎng)，減小了水患對(duì)東平湖的影響，但黃河洪水仍是湖區(qū)洪澇的致災(zāi)因子，是導(dǎo)致水位變化的重要原因之一。2005年以后，大汶河入湖水量增多，導(dǎo)致湖水位不斷上升，至2011年逐漸達(dá)到歷史最高值。2012-2015年水位有所下降達(dá)到這一階段的低值(圖2(a)階段3)，隨著南水北調(diào)工程建設(shè)的逐步實(shí)施，以及控水閘攔截周邊徑流的入湖，導(dǎo)致入湖水量有所減少。經(jīng)計(jì)算，4年間大汶河入湖徑流量減少約5×108m3，是導(dǎo)致湖水位短期降低的原因之一。2013年第三季度之后南水北調(diào)工程?hào)|線通水，南方水源通過(guò)引黃入湖人工渠道及流長(zhǎng)河向湖區(qū)輸水，東平湖作為蓄水湖承接水源，導(dǎo)致其水位不斷上升并趨于高水位的穩(wěn)定狀態(tài)。

4.3 其他人類(lèi)活動(dòng)

其他人類(lèi)活動(dòng)也會(huì)對(duì)湖水位產(chǎn)生一定影響，主要包括生活及灌溉用水、超采地下水、水利工程建設(shè)、圍湖造田等。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)50年代大汶河上游人為修建了雪野等大中型水庫(kù)[33]，從而導(dǎo)致大汶河匯入東平湖的徑流量明顯減少[34]。而同一時(shí)期人為取水灌溉及生活用水低于多年平均水平(8.85×108m3)，因此這一時(shí)期人為取用水量的減少也是水位的增高的原因之一。而1960年之后攔河閘的建設(shè)使得后幾年湖水逐漸注入了新湖區(qū)，使湖水向周?chē)鷶U(kuò)散，沿湖人為取用水量也有一定增加，導(dǎo)致1960-1968年湖水位下降[17]。已有研究表明[35]，1964年后徑流量減小是水庫(kù)修建、河道采砂等影響流域下墊面條件而導(dǎo)致的，而1964年后降水并非大汶河徑流量變化的主因，從而可推斷流域內(nèi)大規(guī)模的水土保持工作在很大程度上改變了下墊面，使其產(chǎn)流能力減弱[34]，導(dǎo)致了1960年后東平湖一段時(shí)間的低水位。

20世紀(jì)70-80年代，湖水外排、棄漁還耕、圍湖造田、灌溉取水量的增加，使湖水位相應(yīng)下降[17]。80年代，大汶河來(lái)水大量減少，湖水位的下降導(dǎo)致湖區(qū)缺水，過(guò)量開(kāi)采地下水造成地下水位大幅度下降，加重了地下水的潛蝕作用[22]，是除降雨外造成20世紀(jì)80年代末大汶河徑流量減少的重要原因。因此，20世紀(jì)80-90年代這一時(shí)期湖水位受人為取用水量影響較大，湖水位的升降與人為取用水量相互影響。

1990年后，東平湖加大了防洪蓄洪的建設(shè)，加上控水閘的頻繁使用[36]以及加高加固大清河北堤等，使得1994年之后湖水位保持在較高的高度。另外據(jù)統(tǒng)計(jì)[35]，2000 年以來(lái)，東平湖周邊田地、蘆葦沼澤面積大幅減少，從2000年減少29.65%快速增加到2009年減少43.57%，可能是導(dǎo)致湖水位增長(zhǎng)的原因之一。

5 結(jié) 論

(1)1954-2018年?yáng)|平湖水位年際變化具有中-低-高的階段特征，第1階段(1954-1968年)水位先上升后下降，總體處于較低狀態(tài)。第2階段(1969-1994年)水位緩慢上升，但總體比第1階段略低，處于1954-2018年的較低水平。第3階段(1994-2018年)水位大幅上升，基本保持一個(gè)高水位的狀態(tài)。1954-2018年水位年際變化具有多時(shí)間尺度特征，其中40 a為第一主周期，28 a為第二主周期。

(2)1958年之前，東平湖水位受大汶河和黃河分洪影響較大，水位小幅上升；1958年之后，東平湖受大汶河入湖徑流及人為建設(shè)閘壩的影響，水位波動(dòng)下降并達(dá)到歷史最低值。1994年開(kāi)始水位逐漸上升，主要與大汶河入湖徑流量的增加有關(guān)。2002年南水北調(diào)工程實(shí)施之后，水位上升并基本保持穩(wěn)定。2013年南水北調(diào)東線工程通水后，東平湖呈現(xiàn)出以人工調(diào)控為主的狀態(tài)，水位常年保持在41.5 m,使東平湖維持在相對(duì)穩(wěn)定的高水位狀態(tài)。

(3)東平湖水位與大汶河入湖徑流量、黃河階段性洪水有較為密切的關(guān)系。湖面降水量以及沿湖取用水量對(duì)湖水位年際變化也有一定的影響，20世紀(jì)50-70年代前，受氣候因素影響相對(duì)較小，70年代后，受氣候因素影響相對(duì)增大。近年來(lái)人類(lèi)超采地下水以及對(duì)湖區(qū)土地利用方式的改變導(dǎo)致入湖徑流量發(fā)生變化，也間接影響了湖水位的變動(dòng)。