摘 要：以水面面积为湖泊典型的水文状态指标，分析自然来水频率下水文状态指标湖面面积对入湖水量变化的响应关系，探讨湖泊入湖水量与水面面积之间的定量关系。所选用的自然来水频率为5.00%、10.00%、25.00%、50.00%、75.00%、90.00%以及95.00%下的入湖水量，并计算出不同频率入湖水量下的湖泊水面面积。研究表明，来水频率越小，入湖水量越多。博斯腾湖入湖水量与年平均水面面积变化趋势大致相同，入湖水量较多的年份，博斯腾湖水面面积较大，而入湖水量较少的年份，博斯腾湖水面面积相对也较小，即随着频率的增加，湖泊水面面积呈递减趋势。
关键词：博斯腾湖湿地; 水文状态指标; 入湖水量
博斯腾湖湖泊的生物种群和生态系统随着地表水的丰枯而发生波动甚至演变，地表水特性是支撑湖泊生态系统及其功能效益正常发挥的关键[1-2]。在丰水季节，因降水量与地表入湖水量的补给远大于蒸散发量与出流量的损失，地表水增加，湖泊的水面面积增大，湖泊生物的生境得到扩展，湖泊生态系统的营养物质交换加快，有利于湖泊生态系统功能效益发挥。在枯水季节，由于蒸散发强烈，降水量和地表径流减少，水面面积萎缩。地表水的丰枯变化规律很大程度上取决于其来水量的变化[3]。博斯腾湖的来水量主要为大气降水、地表径流和地下水补给量，而地表径流入湖水量又是影响湖泊水面面积动态的重要因子[4]。因此，重点研究在不同来水量频率下，典型水文状态指标即水面面积对入湖水量变化的响应。
1 研究区概况
博斯腾湖湿地位于新疆巴音郭愣蒙古自治州境内，地理位置41°56′～42°14′ N，86°40′～87°56′ E(见图1)。博斯腾湖是我国最大的内陆淡水湖。博斯腾湖既是开都河的尾闾湖，又是孔雀河的源头。是干旱区著名的“吞吐湖”。据地形图测算，水位在1048.00 m时，东西长约55.00 km，南北宽20.00～25.00 km，水域面积为1 160.00 km2。湖水最深在东部，为16.50 m，中部一般13.00～15.00 m，西部水浅6～10.00 m。蓄水量在(80.00×108)～(90.00×108) m3。湖水主要依赖地表径流补给，其中开都河多年平均入湖径流量34.20×108 m3，约占总入湖地表径流量的83.40%，其余为源于北部天山的乌拉斯台河、黄水沟、清水河、曲惠沟和乌斯塔拉河，出山口后，大部分水量引入灌区，部分地表或地下水汇流入湖[5]。
图1 博斯腾湖湿地概况
2 数据与方法
博斯腾湖湖泊面积资料来自于博斯腾湖环保局水文检测站1955-2011年监测数据，入湖径流量数据来自大口山水文站1980-2010年的监测资料。
假如来水频率为90.00%，指在过去的100 a里面有90个年份达到了这个水量;来水频率为20.00%，指在过去的100 a里面有20个年份达到了这个水量;比较来水频率90.00%和20.00%可以知道：20.00%这个频率的水量是要大于90.0%那个频率的水量的。对应的数字越小，来水量越大;1.00%表示百年一遇的洪水(但不表示100 a内一定有)。
3 结果与分析
3.1 入湖水量频率的选取 湖泊生态系统较适应于高频率的洪水，而特大洪水或特大干旱都对湖泊生态系统带来破坏，因此，最佳的水文状态是近自然状态。大量研究结果显示，湖泊所能接受的最大水量上限是20 a遇一次(5.00%频率)的洪水，而湖泊所能接受的最小水量下限是95.00%频率的枯水。因此，本文认为，对于研究不同频率下水文状态指标对入湖水量的响应关系，需要确定5.00%、10.00%、25.00%、50.00%、75.00%、90.00%以及95.00%自然来水频率下的入湖水量。在选取各频率典型年时，考虑到湖泊往往具有多年调节特性，所以选取连续多年的数据。博斯腾湖1980-2010年的不同频率下的入湖水量见表1。
表1 1980-2010年博斯腾湖不同频率下的入湖水量
频率 5.00% 10.00% 25.00% 50.00% 75.00% 90.00% 95.00% 多年平均 径流量/108m3 42.77 32.08 24.86 21.97 18.79 15.90 13.29 23.06 占多年平均比例/% 185.50 139.13 107.82 95.29 81.49 68.96 57.64 100.00
图2 博斯腾湖不同频率来水量对比图
3.2 湖泊水面面积对入湖水量变化的响应关系 不同来水频率年份所对应的水面面积如图2所示。
表2 不同来水频率下水面面积对入湖水量变化的响应
频率 5.00% 10.00% 25.00% 50.00% 75.00% 90.00% 95.00% 水面面积/km2 1042.00 966.36 1082.50 986.00 935.82 1146.73 120