3.5　水位突变分析

3.5.1　突变点检测

由于鄱阳湖1970—2015年水位波动频繁，且年际间差异较大，因此，有必要对湖水位进行突变检验，判断湖水位是否发生突变以及开始发生突变的具体年份。为此，利用Mann-Kendall突变检测法和累积距平曲线法来进行鄱阳湖水位的突变分析。

Mann-Kendall突变检验曲线显示（见图3-5），2005年之前年均水位的UF线在零值线上下波动，表明此阶段水位变化极不稳定，趋势性不明显；虽然1989—2005年UF>0，表明此阶段水位有一定程度的上升，但由于UF值未超出0.05的信度线，上升趋势并不明显。2005年之后，UF线在零值线以下，表明鄱阳湖水位在这一时期呈下降趋势，而且2013年以后UF线超过了0.05的信度线（-1.96），呈现显著性下降趋势。UF和UB曲线在2003年出现相交，且交点位于0.05信度线之间，由此可初步判定2003年是鄱阳湖水位发生显著突变的开始点。

图3-5　鄱阳湖水位Mann-Kendall突变检验曲线

累积距平曲线显示（见图3-6），2003年鄱阳湖水位的累积距平值达到最大，为10.25m，因此，利用累积距平曲线法可将2003年作为近46年鄱阳湖水位的突变点，结合Mann-Kendall突变检测法的判定结果，可进一步确定近46年鄱阳湖水位发生突变的时间点为2003年。

图3-6　鄱阳湖水位累积距平曲线

综合来看，利用不同的检测方法得到了较为一致的结论：近46年鄱阳湖水位在2003年发生突变。

3.5.2　突变前后水位差异

以突变开始点2003年为界，把鄱阳湖水位变化分为两个阶段（1970—2002年、2003—2015年），通过对比分析可揭示突变前后湖水位的显著差异。从水位年内变化情况来看（见图3-7），突变前后年内月均水位变化过程均呈单峰型，但突变后的各月平均水位都较突变前相应月份出现不同程度的下降，其中，以10月下降最为明显，降低了1.69m；而3月下降幅度最小，为0.36m。从鄱阳湖年均水位距平值来看（见图3-8），在突变点（2003年）之前鄱阳湖年水位大多数年份都高于1970—2015年的平均水位13.31m，该阶段的年水位平均值为13.61m；而突变点之后，除了2010年和2012年外，其他年份均低于多年平均水位，而该阶段年水位平均值为12.55m，较前一阶段下降了1.06m。可见，无论是月水位还是年水位，突变后都较突变前出现明显下降。

图3-7　突变前后鄱阳湖水位年内变化

图3-8　1970—2015年鄱阳湖年均水位距平值变化

警戒水位和最低生态水位是对湖泊具有重要生态意义的两个特征水位。其中，警戒水位是指随着降水增加，湖泊水位不断上涨，当上升到一定程度后湖泊可能发生险情的水位；最低生态水位是维持湖泊生态系统完整性、保护生物多样性的最低运行水位，低于此值会对湖泊生态系统和正常的生态过程造成严重破坏（李新虎等，2007；刘永泉等，2008）。在此，将超过警戒水位作为鄱阳湖的高水位，将低于最低生态水位作为鄱阳湖的低水位，当湖泊水位处于高水位和低水位时，对湖泊生态系统正常运行会造成不利影响。通过分析突变前后高、低水位维持时间的差异，可在一定程度上反映鄱阳湖面临洪水和枯水威胁程度的变化。已有研究显示，鄱阳湖星子水文站警戒水位为19.00m（胡振鹏等，2010），最低生态水位为12.03m（刘剑宇等，2014）。经统计（见图3-9），突变前（1970—2002年）年内高水位（超过警戒水位）出现天数相对较多，平均为21天／年，而突变后（2003—2015年）则相对较少，平均为7天／年；而低水位（低于最低生态水位）在突变前平均为125天／年，而突变后出现的天数明显增加，平均达到176天／年。这表明在突变后鄱阳湖面临的洪水威胁相对减轻，而枯水威胁则显著加重。因此，若未来降水和入湖径流未出现明显增加，则鄱阳湖的枯水现象及其生态效应需要引起社会更多的关注和研究。

图3-9　1970—2015年鄱阳湖高、低水位变化