中國(guó)主要湖泊演變趨勢(shì)及成因分析

劉 震，趙鐘楠，張 越，李原園，張海濱

(1.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120； 2.南京水利科學(xué)研究院，南京 210029)

1 研究背景

湖泊是地球表面可被人類(lèi)直接利用的重要淡水資源儲(chǔ)存庫(kù)，具有調(diào)節(jié)河川徑流、改善生態(tài)環(huán)境、提供飲用水源、繁衍水生生物等多種功能，在維護(hù)區(qū)域生態(tài)與環(huán)境安全、實(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展等方面具有十分重要的地位[1]。我國(guó)是世界上湖泊數(shù)量和類(lèi)型最多的國(guó)家之一，受氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)影響，多年來(lái)湖泊數(shù)量和形態(tài)均發(fā)生了較大變化，出現(xiàn)了湖泊干涸與萎縮、水質(zhì)變差等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重威脅我國(guó)水安全和生態(tài)安全。摸清我國(guó)不同區(qū)域湖泊數(shù)量、分布演變情況和成因，是國(guó)家因地制宜開(kāi)展湖泊生態(tài)保護(hù)治理修復(fù)的重要基礎(chǔ)性工作，在新發(fā)展階段對(duì)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

近年來(lái)，不少學(xué)者針對(duì)湖泊的演變規(guī)律及其影響因素開(kāi)展了大量深入的研究，吳陽(yáng)等[2]利用Landsat系列衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，采用目視解譯的遙感成圖方法，分別對(duì)云南省九大高原湖泊水域面積進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行湖泊時(shí)空演變影響因素分析；喻慶國(guó)等[3]系統(tǒng)分析了1955—2012年4個(gè)高原湖泊面積和形狀的時(shí)空演變規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)因子；楊柯等[4]、于海龍[5]、張運(yùn)林等[6]分別對(duì)近40 a來(lái)武漢都市發(fā)展區(qū)、湖北省和長(zhǎng)江中下游湖泊的演變過(guò)程和影響因素進(jìn)行了研究；朱立平等[7]揭示了青藏高原最近40 a湖泊變化的主要表現(xiàn)與發(fā)展趨勢(shì)；劉佳麗等[8]分析近25 a西藏湖泊的時(shí)空分布及變化特征，并結(jié)合氣候因素與人為因素變化特征分析湖泊變化的主要驅(qū)動(dòng)力；余姝辰等[9]利用清光緒二十二年以來(lái)17個(gè)時(shí)段的多種歷史地圖和航天航空遙感數(shù)據(jù)，對(duì)洞庭湖區(qū)通江湖泊的時(shí)空演變進(jìn)行了分析研究；謝啟姣等[10]通過(guò)遙感數(shù)據(jù)，分析研究了1987—2016年武漢城市湖泊時(shí)空演變及其生態(tài)服務(wù)價(jià)值響應(yīng)；此外還有不少學(xué)者分別對(duì)瑪納斯湖[11]、紅堿淖[12]、白洋淀等[13]單個(gè)湖泊的時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行了分析研究。但總體來(lái)看，已有研究大多針對(duì)某個(gè)或某區(qū)域內(nèi)湖泊的演變規(guī)律及其影響因素進(jìn)行分析，從全國(guó)層面對(duì)湖泊分布特征、演變趨勢(shì)及成因進(jìn)行的研究還相對(duì)缺乏，無(wú)法滿足從宏觀層面指導(dǎo)國(guó)家湖泊生態(tài)保護(hù)修復(fù)治理相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)、方案制定的需求。

本研究基于《中國(guó)湖泊志》[14]、歷次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)[15]、第一次全國(guó)水利普查[16]等有關(guān)成果，以我國(guó)常水位情況下水面面積10 km2及以上的天然湖泊為研究重點(diǎn)，分析主要湖泊分布特征，揭示1956—1979年、1980—2000年、2001—2016年3個(gè)時(shí)間系列內(nèi)的湖泊演變趨勢(shì)，探討不同區(qū)域湖泊演變成因，以期從宏觀層面為我國(guó)湖泊生態(tài)保護(hù)治理修復(fù)提供參考依據(jù)。

2 湖泊分布特征

我國(guó)的湖泊數(shù)量眾多、類(lèi)型多樣。根據(jù)第一次全國(guó)水利普查成果[16]，常水位情況下，全國(guó)水面面積1 km2及以上天然湖泊有2 865個(gè)，總面積約8萬(wàn)km2。從數(shù)量分級(jí)情況看(F表示湖泊面積)，隨著湖泊面積增大，數(shù)量分布呈遞減趨勢(shì)；其中，1 km2≤F<10 km2的湖泊數(shù)量最多，為2 169個(gè)，占比76%；F≥1 000 km2的湖泊數(shù)量最少，為10個(gè)，占比不到1%。本研究基于最新水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果，重點(diǎn)對(duì)我國(guó)常水位情況下水面面積10 km2及以上的天然湖泊進(jìn)行分析。我國(guó)常水位情況下水面面積10 km2及以上的天然湖泊共720個(gè)，總面積約7.3萬(wàn)km2。根據(jù)自然地理區(qū)域的分異，以及湖泊資源開(kāi)發(fā)利用和湖泊環(huán)境治理的區(qū)域特色，我國(guó)湖泊劃分為5個(gè)地理分布區(qū)[1,12]，即東北湖區(qū)、蒙新湖區(qū)、青藏高原湖區(qū)、云貴湖區(qū)、東部湖區(qū)。東部湖區(qū)主要指長(zhǎng)江及淮河中下游平原、黃河及海河下游平原及大運(yùn)河沿岸等地區(qū)；東北湖區(qū)主要指黑龍江、吉林和遼寧；云貴湖區(qū)主要指云南、貴州、四川和重慶；蒙新湖區(qū)主要指內(nèi)蒙古、陜西、山西、甘肅和新疆；青藏高原湖區(qū)主要是指青海和西藏。從五大湖區(qū)分布來(lái)看，常水位情況下水面面積10 km2及以上的天然湖泊主要分布在青藏高原湖區(qū)和東部湖區(qū)，其中青藏高原湖區(qū)的湖泊數(shù)量最多、面積最大，分別為423個(gè)、4.1萬(wàn)km2，占全國(guó)的59%、56%；東北湖區(qū)的湖泊數(shù)量最少、面積最小，分別為55個(gè)、0.4萬(wàn)km2，占全國(guó)的8%和5%。從全國(guó)10個(gè)水資源一級(jí)區(qū)來(lái)看，主要集中分布在西北諸河區(qū)和長(zhǎng)江區(qū)，其中西北諸河區(qū)的湖泊數(shù)量最多、面積最大，分別為375個(gè)、3.9萬(wàn)km2，占全國(guó)的52%、53%。五大湖區(qū)和水資源一級(jí)區(qū)10 km2及以上的湖泊分布情況分別見(jiàn)圖1。

圖1 五大湖區(qū)和水資源一級(jí)區(qū)常水位情況下水面面積10 km2及以上的湖泊分布

3 湖泊演變趨勢(shì)

對(duì)1956—1979年、1980—2000年、2001—2016年3個(gè)時(shí)段我國(guó)主要湖泊演變趨勢(shì)進(jìn)行分析，各時(shí)段湖泊面積指該時(shí)段常水位情況下湖泊面積的逐年加和平均值。1956—1979年時(shí)段至1980—2000年時(shí)段，我國(guó)湖泊萎縮趨勢(shì)比較明顯，常水位情況下水面面積10 km2及以上的湖泊中，有142個(gè)湖泊發(fā)生萎縮，萎縮面積為9 491 km2；有74個(gè)湖泊面積增加，增加面積為1 625 km2。從五大湖區(qū)來(lái)看，湖泊萎縮現(xiàn)象主要集中東部湖區(qū)，發(fā)生萎縮湖泊84個(gè)，萎縮面積7 583 km2，占總萎縮面積的80%；湖泊面積增加情況主要集中在東北湖區(qū)，面積增加湖泊個(gè)數(shù)為50個(gè)，增加面積911 km2，占總增加面積的56%。從水資源一級(jí)區(qū)來(lái)看，長(zhǎng)江區(qū)和西北諸河區(qū)湖泊萎縮最嚴(yán)重，長(zhǎng)江區(qū)有79個(gè)湖泊發(fā)生萎縮，萎縮面積占總萎縮面積的62%，西北諸河區(qū)有26個(gè)湖泊發(fā)生萎縮，萎縮面積占總萎縮面積的12%；松花江區(qū)湖泊面積增加最多，有56個(gè)湖泊面積增加，增加面積占總增加面積的88%。

1980—2000年時(shí)段至2001—2016年時(shí)段，我國(guó)湖泊萎縮趨勢(shì)得到逐步扭轉(zhuǎn)，常水位情況下水面面積10 km2及以上的湖泊中，有243個(gè)湖泊發(fā)生萎縮，萎縮面積為3 325 km2；有385個(gè)湖泊面積增加，增加面積為5 905 km2。從五大湖區(qū)來(lái)看，湖泊萎縮現(xiàn)象主要集中東部湖區(qū)，發(fā)生萎縮湖泊個(gè)數(shù)93個(gè)，萎縮面積1 720 km2，占總萎縮面積的51%；湖泊面積增加情況主要集中在青藏高原湖區(qū)，面積增加湖泊個(gè)數(shù)287個(gè)，增加面積4 297 km2，占總增加面積的73%。從水資源一級(jí)區(qū)來(lái)看，長(zhǎng)江區(qū)和西北諸河區(qū)湖泊萎縮最嚴(yán)重，長(zhǎng)江區(qū)有84個(gè)湖泊發(fā)生萎縮，萎縮面積占全國(guó)湖泊萎縮面積的39%，西北諸河區(qū)有82個(gè)湖泊發(fā)生萎縮，萎縮面積占全國(guó)的30%；西北諸河區(qū)湖泊面積增加最多，有272個(gè)湖泊面積增加，增加面積占全國(guó)湖泊增加面積的76%。

從1956—1979年、1980—2000年、2001—2016年3個(gè)時(shí)間系列的湖泊演變趨勢(shì)來(lái)看，1956—1979年時(shí)段至1980—2000年時(shí)段我國(guó)萎縮湖泊數(shù)量比1980—2000年時(shí)段至2001—2016年時(shí)段減少約100個(gè)，但萎縮總面積增加6 100 km2左右，表明我國(guó)湖泊萎縮態(tài)勢(shì)由部分湖泊大面積萎縮向眾多中小湖泊小面積萎縮轉(zhuǎn)變；1980—2000年時(shí)段至2001—2016年時(shí)段我國(guó)面積增加湖泊數(shù)量和面積分別為1956—1979年時(shí)段至1980—2000年時(shí)段的5倍和4倍左右，面積增加的湖泊分布從2000年之前的以東北地區(qū)為主逐漸向2000年之后的西南和東部地區(qū)為主轉(zhuǎn)變。不同時(shí)段五大湖區(qū)和10個(gè)水資源一級(jí)區(qū)湖泊演變情況見(jiàn)圖2，其中A時(shí)段為1956—1979年時(shí)段至1980—2000年時(shí)段，B時(shí)段為1980—2000年時(shí)段至2001—2016年時(shí)段。

圖2 不同時(shí)段五大湖區(qū)和水資源一級(jí)區(qū)湖泊演變情況

4 演變成因分析

湖泊面積演變受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)等因素共同影響。1956年以來(lái)，氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)是導(dǎo)致中國(guó)主要湖泊面積變化的主導(dǎo)因素，但不同區(qū)域的氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊面積變化的影響程度和方式有所不同。

1956—1979年時(shí)段至1980—2000年時(shí)段，我國(guó)湖泊萎縮趨勢(shì)比較明顯。從湖泊萎縮原因看，東部湖區(qū)主要受泥沙淤積、圍湖造田、建設(shè)水利工程等影響，如長(zhǎng)江中下游平原的鄱陽(yáng)湖和洞庭湖，由于長(zhǎng)期泥沙淤積和20世紀(jì)50—70年代大規(guī)模圍湖造田，鄱陽(yáng)湖面積從5 190 km2減小至3 750 km2，洞庭湖面積從4 350 km2減小至2 625 km2；江漢平原四湖地區(qū)由于圍湖造田，湖泊水面急劇縮減，許多小湖泊湖水被排干，大中湖泊被隔堤分解，湖濱的沼澤濕地和部分水面被圍墾，湖區(qū)內(nèi)湖泊面積從2 000 km2減小至760 km2；華北平原地區(qū)湖泊面積萎縮水資源過(guò)度開(kāi)發(fā)利用、泥沙淤積、圍湖造田的共同影響，如白洋淀平均入淀水量從18.27億m3急劇減少至不足2億m3，共計(jì)有20 a出現(xiàn)干淀現(xiàn)象。青藏高原湖區(qū)受氣候變化影響，作為隔水層的凍土層融化，部分湖泊入湖水量減少；東北湖區(qū)、蒙新湖區(qū)水土資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用和降水明顯減少導(dǎo)致入湖水量減少，如黑龍江三江平原等地大規(guī)模的農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水量增加，奪取湖泊補(bǔ)水水源，興凱湖、烏蘭諾爾、波羅泡、大廟泡子等入湖水量減少，湖泊水面面積萎縮；受氣候變化導(dǎo)致入湖徑流量減少影響，青海湖面積從4 568 km2減少至4 237 km2。云貴高原湖區(qū)湖泊為高原型淡水湖，該區(qū)域湖泊萎縮情況總體不嚴(yán)重，湖泊面積變化主要受氣候變化影響，但也有部分湖泊由于湖區(qū)圍墾和水資源不合理開(kāi)發(fā)利用等因素導(dǎo)致萎縮，如草海和異龍湖面積分別萎縮20 km2和22 km2。

1980—2000年時(shí)段至2001—2016年時(shí)段，我國(guó)湖泊萎縮趨勢(shì)得到逐步扭轉(zhuǎn)，特別是黨的十八大以來(lái)，隨著生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，我國(guó)湖泊生態(tài)狀況持續(xù)向好。主要原因：一是天然來(lái)水增加[17]，如青藏高原湖泊群，受氣候變化等影響，冰川融化，水源補(bǔ)給增加導(dǎo)致湖泊面積擴(kuò)大，如多爾改錯(cuò)從187.2 km2增加到198.9 km2，主要是入湖徑流偏豐造成的。二是水量調(diào)度加強(qiáng)，如蒙新湖區(qū)的東西居延海，20世紀(jì)60年代相繼干涸，實(shí)施黑河水量統(tǒng)一調(diào)度后，沿河綠洲和水面開(kāi)始逐步恢復(fù)，東居延海水域面積常年保持在36 km2以上，西居延海過(guò)水面積最大達(dá)130 km2；東北湖區(qū)的查干湖、連環(huán)湖、月亮泡等湖泊，通過(guò)實(shí)施水系連通和水量?jī)?yōu)化調(diào)度，面積逐步恢復(fù)。三是生態(tài)補(bǔ)水實(shí)施，2018年華北地區(qū)實(shí)施河湖生態(tài)補(bǔ)水以來(lái)，湖泊面積得到恢復(fù)，截至2020年，白洋淀、南大港、衡水湖等7個(gè)湖泊水面面積增加291 km2。四是生態(tài)空間恢復(fù)，如長(zhǎng)江中下游平原湖泊和云貴高原湖泊，在生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略要求下，各地方積極實(shí)施退田退圩還湖，有效遏制湖泊侵占情況，逐步恢復(fù)湖泊生態(tài)空間，如湖北省累積退田還湖面積>17 km2，湖泊萎縮趨勢(shì)基本遏止。

5 結(jié) 論

(1)我國(guó)湖泊眾多，分布廣泛，常水位情況下水面面積10 km2及以上的湖泊主要分布在青藏高原湖區(qū)和東部湖區(qū)，其中青藏高原湖區(qū)湖泊數(shù)量最多、面積最大。

(2)60 a來(lái)，我國(guó)主要湖泊演變趨勢(shì)發(fā)生較大變化。1956—1979年時(shí)段至1980—2000年時(shí)段，湖泊面積萎縮9 491 km2，湖泊面積增加1 625 km2，湖泊萎縮趨勢(shì)比較明顯；1980—2000年時(shí)段至2001—2016年時(shí)段，湖泊萎縮面積3 325 km2，湖泊面積增加5 905 km2，主要在青藏高原湖區(qū)，湖泊萎縮趨勢(shì)得到逐步扭轉(zhuǎn)，特別是黨的十八大以來(lái)，湖泊生態(tài)狀況持續(xù)向好。

(3)以2000年為分界點(diǎn)，我國(guó)主要湖泊萎縮態(tài)勢(shì)由部分湖泊大面積萎縮向眾多中小湖泊小面積萎縮轉(zhuǎn)變；面積增加的湖泊數(shù)量和面積分別為2000年以前的5倍和4倍左右，湖泊分布從以東北地區(qū)為主逐漸向以西南和東部地區(qū)為主轉(zhuǎn)變。

(4)泥沙淤積、圍湖造田、水土資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)度等因素是導(dǎo)致我國(guó)湖泊萎縮的主要影響因素；天然來(lái)水增加、水量統(tǒng)一調(diào)度、生態(tài)補(bǔ)水實(shí)施、生態(tài)空間恢復(fù)等因素是2000年之后我國(guó)湖泊空間恢復(fù)的主要原因。