受季风气候和地形地貌影响，我国水资源年际年内变化大，年内约60%—80%的径流量集中在汛期，水旱灾害频繁并严重威胁着人民群众的生命财产安全和社会经济的可持续发展。据统计，2010年全国有30个省(自治区、直辖市)发生了洪涝灾害，受灾人口2.11亿人，因灾死亡3222人，直接经济损失3745.43亿元；有27个省(自治区、直辖市)发生了干旱灾害，受灾面积13258.61×10³ hm²，3334.52万人面临饮水困难，直接经济损失1509.18亿元^[1]。

水量调节是湖泊生态系统为人类提供的最具价值的调节服务^{[2, 3]}，主要表现为蓄洪补枯，即湖泊通过蓄纳入湖洪峰水量，尔后缓慢泄出，从而实现均化洪水，增加河流旱季流量的作用^{[4, 5]}。研究表明，银川市大小湖泊每年蓄洪防旱的价值为5360万元，有效削减洪峰的同时还起到了明显的防旱作用^[6]；鄱阳湖调节五河(赣江、抚河、信江、饶河、修河)和长江干流水量而减少的洪灾损失高达159.5亿元，约占其总服务功能价值的43.98%^[7]。

湖泊在调节河川径流、减轻流域洪旱灾害方面发挥着重要作用^[8]。但随着人口的急剧增长和经济的快速发展，土地资源日益紧缺，湖泊滩地的垦殖利用规模空前。据不完全统计，自20世纪40年代末至今，长江中下游地区(大通以上)有超过1/3的湖泊面积被围垦，由此导致湖泊调蓄能力明显降低，洪水频度持续增加^{[9, 10]}。直至1998年大水后，随着“平垸行洪，退田还湖”工程的实施，部分湖泊的调蓄能力才逐步得到恢复和增强^{[11, 12, 13, 14]}。

在围湖造田和退田还湖的双重作用下，在气候变化的影响下，科学评估我国湖泊水量调节能力现状以及近几十年来的变化情况，是实现湖泊洪水调蓄功能和水资源调节功能评价的重要基础。本研究基于全国湖泊调查数据，探讨了面向全国尺度的湖泊水量调节能力评价方法，在此基础上对全国湖泊的水量调节能力及其动态变化进行了分析评价。本研究可以为评估我国湖泊生态系统水量调节能力、分析土地利用变化对流域洪水调蓄和水资源调节功能的影响提供参考。

以《中国湖泊志》^[8]、《中国湖泊名称代码(SL261-98)》^[15]和第二次全国湖泊调查数据^[16]为基础，结合相关文献资料，对我国湖泊(面积>1 km²)相关信息进行收集和整理。主要包括湖泊位置、面积、平均水深、蓄水量、集水面积、多年平均水位变幅和可调蓄水量等。湖泊水量调节能力及其动态变化的评估即以该数据集为基础展开。

严格来讲，湖泊的水量调节是一个连续的过程，其调节量是汛期出湖流量连续小于入湖流量的时段内湖泊滞留的洪水量与枯水期出湖流量连续大于入湖流量的时段内湖泊对下游河川径流的补给量之和。实时调节量的确定需要非常详尽的水文观测数据，且计算过程极为繁琐，这在我国现有条件下还难以实现。可调蓄水量是湖泊的重要属性，它主要反映了湖泊水位变化引起的蓄水量改变，是湖泊蓄水量中体现其调节作用的部分^[8]。本文以可调蓄水量表征湖泊生态系统的水量调节能力，即湖泊发挥水量调节作用的潜在能力，有别于实际调节量。

湖泊的水量调节作用与湖面面积、蓄水量和集水面积等湖泊属性密切相关^{[8, 10, 17]}。考虑到湖泊可调蓄水量数据较少，湖面面积、蓄水量和集水面积等数据相对丰富，首先通过相关分析选取湖面面积、蓄水量和集水面积中与可调蓄水量相关性较大者，基于两者的数量关系，构建湖泊水量调节能力评价模型。在此基础上，以第二次全国湖泊调查数据^[16]代表我国湖泊近况，以《中国湖泊志》^[8]和《中国湖泊名称代码 (SL261-98)》^[15]记录的第一次全国湖泊调查数据代表我国20世纪60—80年代的湖泊状况，分析评估我国湖泊水量调节能力现状以及近几十年来的变化情况。

由于不同区域湖泊的背景条件差异较大，将全国湖泊划分为东部平原、蒙新高原、云贵高原、青藏高原和东北平原与山区共5个湖区^[8](图 1)，并假定湖区内各湖泊水文条件相近。

图 1 全国五大湖区的空间分布 Fig. 1 Spatial distribution of five lake zones in China

图选项

相关分析表明，东部平原区、蒙新高原区和青藏高原区以湖面面积与湖泊可调蓄水量的相关性最大，云贵高原区和东北平原与山区则以集水面积与湖泊可调蓄水量的相关性最大。各湖区湖面面积与可调蓄水量的相关系数都在0.85以上，而云贵高原区和东北平原与山区的蓄水量与可调蓄水量以及青藏高原区的集水面积与可调蓄水量之间相关系数都较低(表 1)。综合而言，相比蓄水量和集水面积，湖面面积与可调蓄水量具有更好的相关性。

基于不同湖区湖泊的可调蓄水量和湖面面积数据，建立了各湖区湖泊水量调节能力评价模型：

东部平原区： ln(Cr)=1.128 ln(A)+4.924 (N=55，R²=0.885)

蒙新高原区： ln(Cr)=0.680 ln(A)+5.653 (N=8，R²=0.815)

云贵高原区： ln(Cr)=0.927 ln(A)+4.904 (N=7，R²=0.769)

青藏高原区： ln(Cr)=0.678 ln(A)+6.636 (N=6，R²=0.963)

东北平原与山区： ln(Cr)=0.866 ln(A)+5.808 (N=5，R²=0.744)

式中，Cr为可调蓄水量(万m³)；A为湖面面积(km²)。

各湖泊的可调蓄水量可通过其湖面面积由所属湖区相应经验模型估算得到，兴凯湖等边境湖泊的可调蓄水量按我国境内面积占总面积的比例折算。

基于第二次全国湖泊调查数据计算得出，我国湖泊(面积>1 km²)的可调蓄水量为0.01—123.98亿m³，平均为0.56亿m³，总量为1500.02亿m³。其中鄱阳湖可调蓄水量最大，约123.98亿m³，洞庭湖次之，约98.46亿m³，太湖和洪泽湖分别为95.19亿m³和59.12亿m³。按不同量级划分，我国可调蓄水量在10亿m³以上的湖泊12个，可调蓄水量之和为530.97亿m³，约占全国总量的35.40%，主要分布在东部平原区；介于1—10亿m³之间的湖泊235个，可调蓄水量之和为550.41亿m³，约占全国总量的36.69%，大部分位于青藏高原区；可调蓄水量在1亿m³以下的湖泊多达2446个，占全国湖泊总数的90.83%，可调蓄水量之和为418.64亿m³，约占全国总量的27.91%，散布于各大湖区(表 2)。

气候、地形等自然条件的差异导致不同湖区间水分循环和水文特征明显不同，由此形成了我国湖泊生态系统水量调节能力的区域差异。比较发现，东部平原区湖泊可调蓄水量最高(666.87亿m³)，约占全国总量的44.46%；其次是青藏高原区，约占43.63%；东北平原与山区和蒙新高原区的比例分别为5.93%和5.17%；云贵高原区湖泊可调蓄水量最低(12.10亿m³)，仅占全国总量的0.81%(表 3)。

单位湖面面积可调蓄水量可以反映湖泊调节水量的效能以及围湖造田/退田还湖等湖面面积变化对湖泊水量调节能力的影响。结果表明，我国湖泊平均单位湖面面积可调蓄水量为183.50万m³/km²；不同湖区间，以东部平原区最高(310.19万m³/km²)，其次是东北平原与山区(191.19万m³/km²)，青藏高原区为157.33万m³/km²，云贵高原区和蒙新高原区较低(表 3)。

基于前后两次全国湖泊调查数据得出，近几十年来我国湖泊数量共减少268个，减幅约9.05%，湖泊面积共减少9299.96 km²，减幅约10.21%，可调蓄水量则增加了9.76亿m³，增幅约0.65%。其中，东部平原区、蒙新高原区和青藏高原区湖泊数量减少，以蒙新高原区减少最明显，云贵高原区和东北平原与山区湖泊数量增加；蒙新高原区和青藏高原区湖泊面积减小，东部平原区、云贵高原区和东北平原与山区湖泊面积略有增加；除蒙新高原区湖泊可调蓄水量明显减少(24.91亿m³)外，其余区域均表现为增加，以东部平原区增加最多(15.04亿m³)，东北平原与山区增幅最大(10.48%)(图 2)。

图 2 各湖区湖泊数量、面积、可调蓄水量的动态变化 Fig. 2 Dynamics of lake number,lake area,and available storage capacity in each lake zone

图选项

相比湖泊蓄水量和集水面积，湖面面积与湖泊可调蓄水量具有更好的相关性，表现为特定区域内，湖面面积越大，湖泊的调节能力越强^{[8, 11, 18]}。同时，湖面面积还具有易于测量，对土地利用变化敏感等特点，且方便与遥感相结合。本研究通过分析湖泊可调蓄水量与湖面面积的数量关系，初步构建了全国尺度湖泊水量调节能力评价模型，可以用于评估我国湖泊水量调节能力，并为评估我国湖泊的洪水调蓄功能提供参考。

研究表明，我国湖泊可调蓄水量总量为1500.02亿m³，对调节我国河川径流，减轻流域洪旱灾害做出了重要贡献^[8]。其中，东部平原区和青藏高原区湖泊可调蓄水量最高，分别占全国总量的44.46%和43.63%。对于水资源丰富且洪水频发的东部平原区(我国7个洪水高危险区中，有6个位于该区)^[19]，尤其是长江中游地区，湖泊生态系统在调节洪峰、滞后洪水方面发挥着极为重要的作用^[11]；对于洪水低发的青藏高原区^[19]，其水量调节作用更多的是作为一种应对未来气候变化导致降水格局改变的潜在能力。从湖泊调蓄水量的效能来看，我国湖泊平均单位湖面面积可调蓄水量为183.50万m³/km²，相当于每减少1 km²湖面，平均损失调蓄量183.50万m³。不同湖区间以东部平原区最高(310.19万m³/km²)，约为全国平均水平的1.7倍，围湖造田/退田还湖将导致该区湖泊水量调节能力明显削弱/增强^[20]；其次是东北平原与山区(191.19万m³/km²)，略高于全国平均水平，该区湖泊的开发利用将影响其水量调节能力的发挥。

近几十年来，在自然和人类活动的影响下，我国湖泊数量和面积分别减少了268个和9299.96 km²，减幅分别为9.05%和10.21%，可调蓄水量则呈现小幅增长(0.65%)，增长量约9.76亿m³。其中，东部平原区湖泊数量减少，面积和可调蓄水量增加，这主要与该区部分湖泊围垦消失^[21]，部分湖泊在退田还湖中调节能力逐渐恢复有关；青藏高原区和蒙新高原区主要受气候变化影响^[21]，一方面气候趋干化导致部分湖泊萎缩干涸，另一方面融雪增加导致部分湖泊面积、水量增大；东北平原与山区湖泊数量、面积和可调蓄水量的增加主要来自新生湖泊和退田还湿；云贵高原区湖泊变化相对较小。部分区域出现湖泊面积总量与可调蓄水量总量变化方向不一致的原因在于二者之间并非简单线性关系，一个湖泊面积增大所增加的调节能力并不等于另一个湖泊减小相应面积所丧失的调节能力。以洞庭湖为例，根据两次调查结果，洞庭湖面积增大了181.86 km²，其可调蓄水量则增加了7.69亿m³，而面积192.50 km²的军山湖可调蓄水量为5.19亿m³，若该湖泊消失将导致区域湖泊面积总量减少10.64 km²，但可调蓄水量总量却会增加2.50亿m³。

(1)相比湖泊蓄水量和集水面积，湖面面积与湖泊水量调节能力具有更好的相关性，表现为特定区域内，湖面面积越大，湖泊调节能力越强。

(2)我国湖泊水量调节功能总量为1500.02亿m³，在调节河川径流、减轻洪旱灾害方面发挥着重要作用；其中东部平原区和青藏高原区的湖泊调蓄量最高，分别占全国总量的44.46%和43.63%。

(3)湖泊调节水量的效能以东部平原区最高(310.19万m³/km²)，其次是东北平原与山区(191.19万m³/km²)，围湖造田/退田还湖将导致该区湖泊水量调节能力明显削弱/增强。

(4)近几十年来，我国湖泊水量调节能力呈现小幅增长(增长量9.76亿m³，增幅0.65%)。5个评价区仅蒙新高原区湖泊水量调节能力明显削弱，其余区域均呈不同程度增强，以东部平原区增加最多(15.04亿m³)，东北平原与山区增幅最大(10.48%)。