3.5　水位突變分析

3.5.1　突變點(diǎn)檢測

由于鄱陽湖1970—2015年水位波動(dòng)頻繁，且年際間差異較大，因此，有必要對湖水位進(jìn)行突變檢驗(yàn)，判斷湖水位是否發(fā)生突變以及開始發(fā)生突變的具體年份。為此，利用Mann-Kendall突變檢測法和累積距平曲線法來進(jìn)行鄱陽湖水位的突變分析。

Mann-Kendall突變檢驗(yàn)曲線顯示（見圖3-5），2005年之前年均水位的UF線在零值線上下波動(dòng)，表明此階段水位變化極不穩(wěn)定，趨勢性不明顯；雖然1989—2005年UF>0，表明此階段水位有一定程度的上升，但由于UF值未超出0.05的信度線，上升趨勢并不明顯。2005年之后，UF線在零值線以下，表明鄱陽湖水位在這一時(shí)期呈下降趨勢，而且2013年以后UF線超過了0.05的信度線（-1.96），呈現(xiàn)顯著性下降趨勢。UF和UB曲線在2003年出現(xiàn)相交，且交點(diǎn)位于0.05信度線之間，由此可初步判定2003年是鄱陽湖水位發(fā)生顯著突變的開始點(diǎn)。

累積距平曲線顯示（見圖3-6），2003年鄱陽湖水位的累積距平值達(dá)到最大，為10.25m，因此，利用累積距平曲線法可將2003年作為近46年鄱陽湖水位的突變點(diǎn)，結(jié)合Mann-Kendall突變檢測法的判定結(jié)果，可進(jìn)一步確定近46年鄱陽湖水位發(fā)生突變的時(shí)間點(diǎn)為2003年。

綜合來看，利用不同的檢測方法得到了較為一致的結(jié)論：近46年鄱陽湖水位在2003年發(fā)生突變。

3.5.2　突變前后水位差異

以突變開始點(diǎn)2003年為界，把鄱陽湖水位變化分為兩個(gè)階段（1970—2002年、2003—2015年），通過對比分析可揭示突變前后湖水位的顯著差異。從水位年內(nèi)變化情況來看（見圖3-7），突變前后年內(nèi)月均水位變化過程均呈單峰型，但突變后的各月平均水位都較突變前相應(yīng)月份出現(xiàn)不同程度的下降，其中，以10月下降最為明顯，降低了1.69m；而3月下降幅度最小，為0.36m。從鄱陽湖年均水位距平值來看（見圖3-8），在突變點(diǎn)（2003年）之前鄱陽湖年水位大多數(shù)年份都高于1970—2015年的平均水位13.31m，該階段的年水位平均值為13.61m；而突變點(diǎn)之后，除了2010年和2012年外，其他年份均低于多年平均水位，而該階段年水位平均值為12.55m，較前一階段下降了1.06m。可見，無論是月水位還是年水位，突變后都較突變前出現(xiàn)明顯下降。

警戒水位和最低生態(tài)水位是對湖泊具有重要生態(tài)意義的兩個(gè)特征水位。其中，警戒水位是指隨著降水增加，湖泊水位不斷上漲，當(dāng)上升到一定程度后湖泊可能發(fā)生險(xiǎn)情的水位；最低生態(tài)水位是維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)完整性、保護(hù)生物多樣性的最低運(yùn)行水位，低于此值會(huì)對湖泊生態(tài)系統(tǒng)和正常的生態(tài)過程造成嚴(yán)重破壞（李新虎等，2007；劉永泉等，2008）。在此，將超過警戒水位作為鄱陽湖的高水位，將低于最低生態(tài)水位作為鄱陽湖的低水位，當(dāng)湖泊水位處于高水位和低水位時(shí)，對湖泊生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行會(huì)造成不利影響。通過分析突變前后高、低水位維持時(shí)間的差異，可在一定程度上反映鄱陽湖面臨洪水和枯水威脅程度的變化。已有研究顯示，鄱陽湖星子水文站警戒水位為19.00m（胡振鵬等，2010），最低生態(tài)水位為12.03m（劉劍宇等，2014）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)（見圖3-9），突變前（1970—2002年）年內(nèi)高水位（超過警戒水位）出現(xiàn)天數(shù)相對較多，平均為21天／年，而突變后（2003—2015年）則相對較少，平均為7天／年；而低水位（低于最低生態(tài)水位）在突變前平均為125天／年，而突變后出現(xiàn)的天數(shù)明顯增加，平均達(dá)到176天／年。這表明在突變后鄱陽湖面臨的洪水威脅相對減輕，而枯水威脅則顯著加重。因此，若未來降水和入湖徑流未出現(xiàn)明顯增加，則鄱陽湖的枯水現(xiàn)象及其生態(tài)效應(yīng)需要引起社會(huì)更多的關(guān)注和研究。