变化环境下洞庭湖洪水变异规律及防洪安全评价研究展望

谢平， 孙思瑞， 赵江艳， 桑燕芳， 宁迈进， 周慧

(1.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉430072； 2.国家领土主权与海洋权益协同创新中心，湖北 武汉 430072； 3.中国科学院地理科学与资源研究所 陆地水循环与地表过程重点实验室，北京 100101； 4.湖南省水文水资源勘测局，湖南 长沙 410007)



变化环境下洞庭湖洪水变异规律及防洪安全评价研究展望

谢平1,2， 孙思瑞1， 赵江艳1， 桑燕芳3， 宁迈进4， 周慧4

(1.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉430072； 2.国家领土主权与海洋权益协同创新中心，湖北 武汉 430072； 3.中国科学院地理科学与资源研究所 陆地水循环与地表过程重点实验室，北京 100101； 4.湖南省水文水资源勘测局，湖南 长沙 410007)

在全球气候变化和高强度的人类活动影响下，许多流域和地区的天然水文序列的一致性遭到破坏。对于洞庭湖流域，其洪水要素序列发生了明显变异，使得基于一致性的洪水频率计算方法不再满足实际需求，也无法作为防洪安全评价的主要依据。研究适用于变化环境的非一致性洪水的防洪安全评价方法变得尤为重要。围绕变化环境下的水文变异问题，首先梳理总结了相关研究成果和主要方法，然后综述了非一致性洪水频率计算的研究进展和区域水安全评价的基本方法，并重点对目前研究中存在的不足进行了说明。在此基础上，围绕如何探索变化环境下洞庭湖洪水规律识别和科学防洪安全评价问题，指出了未来研究需要重点关注和解决的科学问题。

防洪安全;水文变异;环境变化;评价方法;洞庭湖;非一致性洪水

近年来，水资源短缺、水环境恶化、水旱灾害频发等产生的各种水安全问题严重威胁、制约着区域的可持续发展。水安全问题的复杂性和水安全研究的迫切性逐渐受到学术界及社会各界的密切关注。2000年,第二届世界水论坛及部长级会议把“保护水安全”作为主题[1]，同年举行的第十届斯德哥尔摩国际水讨论会的主题为“21世纪的水安全”[2],与前者的主题不谋而合。我国的水问题常常被形象地概括为“水多、水少、水脏、水浑”，存在的水安全问题主要包括：水资源分布不均导致的洪涝与干旱问题制约经济社会发展；水资源供需不平衡使得供水短缺、用水浪费问题并存；生态退化，水污染严重等等[3-5]。其中，我国在20世纪90年代的年均洪灾损失高达l 200亿元，占国民生产总值的24%。洪涝与干旱灾害是阻碍我国经济社会发展的突出因素。随着社会经济发展水平的不断提高，人口密度、财富密度都在持续上升，若发生历史上同样的洪水或干旱，其灾害损失会更大[3]。2011年，中央一号文件指出“洪涝灾害频繁仍然是中华民族的心腹大患……水利改革发展的目标任务是到2020年，基本建成防洪抗旱减灾体系……”。不难看出，科学地进行防洪抗旱以减少灾害是水安全研究的重要目的，防洪安全的重要性不言而喻。

水安全问题研究始于20世纪70年代，国内外一大批专家就水安全问题开展了一系列的理论和应用研究，对水安全的概念与评价方法进行了充分、细致的讨论，并逐步把水安全作为一个整体系统来认识[6-8]。值得注意的是，水安全并不是一成不变的，而是一个动态发展的过程。历史环境下的水安全不能代表现状或未来环境下的水安全，必须根据当时的环境、社会、经济、技术等条件确定。水安全评价是对体系中存在的危险程度进行分析评估，因此，它反映的是一定经济发展阶段对水安全的认识水平和价值判断[9-10]。防洪安全评价是水安全评价的重要组成部分，它通常是指对流域防洪体系中固有的或潜在的危险及其严重程度进行分析与评估[11]，使用定性或者定量指标表示防洪体系的安全状况，达到对其安全状况有一个直观认识的最终目的。

2001年以来，国际上实施了全球水系统计划(Global Water System Project，GWSP)，其中全球变化和大规模水电工程建设等剧烈的人类活动对区域水循环与水安全的影响是GWSP重点研究的问题之一。该问题既是全球水系统研究的核心科学问题，也是区域水安全评价和风险管理重大需求的应用基础问题。2007年，第五届中国水论坛也是以“环境变化与水安全”为主题，说明变化环境下的水安全受到越来越多的关注与重视。

洞庭湖的水安全形势既有鲜明的区域水循环特征，又有特殊的主导影响因素。湖区水安全问题主要表现在3个方面：泥沙淤积、洪涝灾害、水污染与环境退化。这三大问题具有普遍性，成为湖区人民的共同威胁。湖区的最大威胁来自洪水灾害，其中泥沙淤积是加重洪水灾害的原因之一，而巨量的洪水又反过来助长泥沙淤积。洞庭湖接纳“四水”(湘江、资水、沅江、澧水)，吞吐长江，入湖水量巨大；同时，洞庭湖作为长江唯一的通江湖泊，超额洪水和洪水威胁堪称世界之最。建国以来，洞庭湖遭洪水威胁近100余次，溃垸面积达60多万公顷，是全国乃至全世界洪灾最多、最严重的地区之一[12]。同时，洞庭湖区由于受全球气候变化和大规模人类活动等因素的影响，使得用于防洪规划和洪水灾害风险评估的洪水序列失去了原有的一致性，呈现出明显的变异，严重威胁到湖区的防洪安全。然而，目前对洞庭湖区洪水要素的时空变异规律研究不多，对洪水发生变异的成因及非一致性洪水的频率计算方法还缺乏系统性的研究，其防洪体系也主要是基于历史特征水位，并没有引入更加科学的频率水位设计方法进行防洪安全评价。因此，开展变化环境下洞庭湖洪水变异规律及防洪安全评价研究，不仅对变化环境下的水循环和水安全研究具有重要的理论意义，而且对于区域防洪规划和洪水灾害风险评估具有重要的实际应用价值。

1 洞庭湖区洪水变异规律

洞庭湖是我国最大的调蓄湖泊，位于长江中游荆江南岸，介于北纬27°39′～29°51′、东经111°19′～113°34′之间。洞庭湖担负着长江、“四水”洪水的调蓄任务，对长江中游洪水的调蓄作用十分显著。江河来水进入洞庭湖后，经过湖泊调节，由城陵矶北注入长江，大大减轻了长江中游荆江河段的防洪压力。洞庭湖汇集“三口”(松滋口、太平口、藕池口)、“四水”的水量，致使洪水组合复杂。“三口”与“四水”洪水的特征各异，前者峰型肥胖，历时可达数十天，5—10月来水量占全年的93.4%，组合最大入湖流量多出现在7—8月；“四水”属山溪性河流，峰型尖瘦，历时较短，一般只有几天，组合最大入湖流量出现在6—8月。由于“三口”与“四水”的主汛期分别在7—8月和5—7月，因此湖区在7月份和8月份发生洪水的可能性较大。洞庭湖区水系基本情况如图1所示。

图1 洞庭湖区主要水系示意图

洞庭湖区的洪水变异规律研究可以归纳为以下几个主要问题：洞庭湖区的洪水要素在何时何地发生了变异；其变异形式和变异程度如何；洪水变异的归因是什么。可以看出，对洞庭湖洪水变异规律的探求，本质上是对洪水序列的变异识别与检验，对变异成因的归纳与分析。

1.1 水文变异识别与检验

水文变异在统计学上的定义：如果水文序列的分布形式或分布参数在整个时间尺度内发生了显著变化，则称水文序列发生了变异[13]。变异的概念并不复杂，但对其准确识别并不容易。

在水文变异识别与检验研究方面，变异点分析方法从最早的使用单一方法(t检验法[14]、滑动F检验法[15]、Hurst系数法[16]、Spearman 秩次相关检验法[17]、R/S 法[18]、秩和检验法[19]、Mann-Kendall法[20]、小波分析法[14]、Brown-Forsythe 检验法[21]、有序聚类法[22]、最优信息二分割法[23-24]、Bayesian 变点分析法[25-26]、Yamamoto法[22]、李氏指数法[27]、Kolmogorov-Smirnov检验法[24]、Pettitt 检验法[28]、Lee-Heghinian法[29]等)，逐步发展到由多种方法组合的水文变异诊断系统[30]。周园园等[31]介绍了水文序列变异点的分析方法，并总结了变异点分析方法在各主要流域的应用成果，得出近几十年来黄河、海河、珠江、长江、内陆河等我国大部分流域的径流情势发生了剧烈变化，并指出不同检验方法和时间年限对水文序列变异点的识别都会产生影响，检验方法及其应用还有待进一步研究和发展完善。李彬彬等[32]针对Hurst系数法对水文序列周期性及相依性的诊断灵敏性弱的缺陷，新增Bartels检验法进行改进。顾西辉等[33]用 Pettitt 方法结合Loess 参考函数检验了珠江流域流量序列中的均值和方差变异，并用 Mann-Kendall和 Spearman 法检测时间趋势性，用广义可加模型(Generalized Additive Model for Location,Scale and Shape，GAMLSS)和长期持续效应等具体分析序列的平稳性。谢平等[30,34]对水文时间变异综合诊断方法进行了研究并构建了水文变异诊断系统，较好地解决了单一检验方法有时结果可信度差、多种检验方法常常结果不一致等问题，但由于水文时间序列由趋势、跳跃、周期、相依、纯随机成分组成，该系统目前还未充分考虑周期和相依成分，尚需进一步改进和完善。

针对洞庭湖水文、气候、泥沙等要素的变异分析，许多学者采取了多种变异形式予以研究。常静[35]应用Mann-Kendall检验和Morlet小波对湘、资、沅、澧“四水”的历史径流系列的演变趋势进行了分析，结果表明径流量存在周期变化及减少趋势。王国杰等[36]采用Mann-Kendall秩相关分析方法和奇异谱分析法对洞庭湖流域的气温、降水和参照蒸散发进行趋势及周期识别。张剑明等[37]采用Mann-Kendall突变、小波分析、空间变异系数、经验正交函数分解法和旋转经验正交函数分解法等方法对洞庭湖气候干湿指数进行分析，并得到了特征时间尺度。彭嘉栋等[38]通过Mann-Kendall 突变检验发现近百年洞庭湖区的年降水量存在显著增加的突变点，且通过小波分析发现存在多时间尺度的振荡周期。胡光伟等[39]采用集中度与集中期、Mann-Kendall趋势检验法、变差系数法等，从空间角度对洞庭湖入湖和出湖年径流量序列进行了分析。覃红燕等[40]运用Mann-Kendall检验等方法探讨了洞庭湖“四水”的水沙演变过程。对于洞庭湖洪水变异研究，毛德华[41]依据建立的1471—1996年洞庭湖区洪涝灾害序列、有关水文气象资料和灾情资料等，运用综合分析、周期图分析、分维定量刻画等多种分析方法，揭示了洞庭湖区洪涝灾害特征，并从洪灾发生的角度对洞庭湖洪水变化特征进行了说明。周钢[42]从“四水”流域1951—1995年的实测年最大流量序列入手，运用小波分析法、Mann-Kendall检验法、R/S分析法、突变分析法等研究了“四水”流域年最大流量序列的周期、趋势等特性，并得出年最大流量分别存在不同时间尺度的周期波动，湘江和沅江的年最大径流量比较稳定，而资水和澧水的年最大径流量呈现了明显的减少趋势；通过R/S分析发现，其趋势变化呈现负相关性(即逆持续性)；经过突变分析同时发现，“四水”流域在20世纪50年代均出现了突变，并通过G-P算法对最大流量序列进行相空间重构，得到了其混沌特征。刘培亮等[43]根据“四水”主要代表水文站1990—2013年的汛期月径流量的实测数据，应用滑动平均法、小波分析法和Mann-Kendall非参数趋势检验法、分配不均匀系数和变化幅度等，分析了“四水”流域汛期径流量的年际和年内变化规律，并对汛期内分配指标与湖南省水旱灾害的实际状况进行了灰色关联度分析。

上述关于洞庭湖水文变异的研究，偏重从统计学角度对其水文状况进行变异规律检测，但缺乏方法综合和对整个流域水文时空变异规律的整体把握。对于区域水文时空变异规律研究，时程上可以采用时间尺度主因分析方法[44]。该方法以具有时间嵌套关系的水文序列变异诊断结果为基础，通过时间尺度变异关系图和相关系数，可综合判断引起水文序列发生变异的重点时段。空间上可以借鉴空间尺度主因分析方法[45]。该方法以具有空间嵌套关系的水文序列变异诊断结果为基础，通过空间变异关系图和相关系数，综合判断引起水文序列发生变异的重点区域。这些将有助于对整个流域水文时空变异规律进行研究。

1.2 水文变异归因与分析

洪水变异规律的归因与分析属于流域非一致性径流演变归因及驱动机制的研究范畴。针对河川径流演变的归因和驱动机制问题，国内外学者已做了很多有益的探索和研究，并从简单归因研究发展到对多种因子作用的综合研究。水文事件一般具有多方面的特征属性，是一个涉及时间、空间、频率的复杂过程，因此水文序列非一致性问题的归因分析主要是借助水文气象物理因子开展研究。Villarin等[46-48]应用GAMLSS模型分别对美国20 世纪年最大洪水序列以及罗马地区长期的降水和气温序列进行了非一致性研究，并以遥相关大气环流因子作为解释变量对罗马利亚Bucharest-Filare地区洪水序列的非一致性进行了归因分析。López和Frances[49]运用气候因子及水库系数解释了模型预测水文序列时出现非一致性的原因。Liu 等[50]选取了太平洋年代际涛动指数、海平面气温差异指数、太阳黑子数、面平均气温以及面总降水等作为解释变量，对长江流域宜昌站枯水流量进行非一致性频率分析及归因。

在洞庭湖流域，赵华雄等[51-53]从物理成因和统计规律两个方面分析了洞庭湖区洪水形成与El Nio事件之间的内在关系。王国杰等[36]以气象观测数据为基础，对洞庭湖流域的气温、降水和参照蒸散发进行趋势与突变分析。Li等[54]研究了热带太平洋次表层温度异常对中国东部夏季降水的可能影响。陆胤昊[55]将荆江与洞庭湖作为一个完整的系统，并将影响系统的各因子进行分类，分析了各因子的作用特点及规律。

目前，洞庭湖流域径流演变驱动机制的研究，多采用统计相关的方式，分析降雨量、气温的变化以及水电开发等对径流演变的驱动，但缺乏从流域层面全面考虑径流演变的驱动机制，也未建立径流非一致性变化与相应驱动因子的关系，在探讨影响河川径流非一致性变化的主要因子方面尚存在不足。

2 洞庭湖防洪安全评价

2.1 单指标评价方法

虽然影响区域防洪安全评价的因素很多，但在不考虑洪灾损失的情况下，可直接对防洪工程的安全程度进行评价。考虑到洞庭湖区的防洪主要是依靠堤防、蓄滞洪区、水库等工程措施，因此可以通过分析这些工程措施的防洪能力进行安全评价。

堤防是最早得到广泛使用的防洪工程，也是洞庭湖防御洪水的基础。湖区现有一线防洪大堤，长4 373.53 km，南洞庭湖的设计洪水位采用1954年实测最高洪水位，西洞庭湖区采用解放以来至1991年最高洪水位作为设计洪水位[56]。当实际洪水超过河道的设计洪水标准或者堤防本身未达到设计标准时，就会造成堤防漫顶失事。在评价堤防防洪安全(也称漫堤失事风险)时，涉及堤防工程等级的确定、设计洪水频率以及堤防超高的规定、设计洪水位的计算等问题[57]。进行防洪安全评价的基本思路：首先，根据堤防的防洪标准计算不同条件下的设计洪水位；然后，查阅相关资料确定洞庭湖堤防工程的等级以及堤防超高，从而确定不同条件下满足防洪标准要求的高程[58]；最后，比较上述计算的堤防高程与实际堤防高程的大小，当计算的堤防高程小于实际堤防高程时，认为堤防在相应条件下起到了防洪作用，防洪区域安全；否则，防洪区域不安全。

蓄滞洪区是江河湖泊防洪体系中的重要组成部分，是保障重点区域防洪安全，减轻灾害的有效措施。洞庭湖区内的24 个蓄滞洪区作为湖内防洪体系，蓄洪面积为3 100.07 km2，有效蓄洪总容量163.81亿m3，蓄洪垸堤防总长1 175.35 km[56]。除了蓄洪垸的堤防高程外，蓄滞洪区的防洪能力还与有效蓄洪容积、蓄洪水位等有关。因此，评价蓄滞洪区的防洪安全时，除了对蓄滞洪区的启用条件进行判断和评价堤防的防洪安全外，还应考虑不同时期防洪标准下设计蓄滞洪量与有效蓄洪容积(或设计洪水位与蓄洪水位)的大小关系。洞庭湖区内不同运用标准的蓄滞洪区的基本情况见表1[59]。

表1 洞庭湖不同运用标准的蓄滞洪区的基本情况[59]

对蓄滞洪区的防洪安全进行评价时，首先需要计算不同时期蓄滞洪区启用时的洪量或洪水位；然后查阅资料确定蓄滞洪区的有效蓄洪容积、蓄洪水位等；最后比较设计蓄滞洪量与有效蓄洪容积的大小关系，或者比较设计洪水位与蓄洪水位的高低关系，当前者小于后者时，认为防洪区域在相应环境下安全；否则，认为不安全。

水库作为拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，在洞庭湖防洪中起到了重要作用。到目前为止，洞庭湖“四水”总计有大型水库19座，控制集雨面积15.8万km2。除江桠、皂市水利枢纽以防洪为主兼顾发电和柘溪、五强溪水库以发电为主兼顾防洪外，其他15 座水库的主要任务是灌溉和发电。这19座水库为下游预留防洪库容总计为61.54 亿m3(含已建和规划中的)[56]。

评价水库的防洪安全需要选取合适的指标，如设计洪水位、调洪库容、坝顶高程等。由于水库的特殊性，在评价水库防洪安全时除了分析坝顶高程的防洪能力外，还可比较不同时期根据设计标准计算出的设计洪水位(或校核洪水位、调洪库容)与水库实际设计洪水位(或校核洪水位、调洪库容)的大小关系来判断水库的安全。进行水库防洪安全评价时，需要计算不同环境下的设计洪水，经过调洪演算确定对应的设计洪水位或校核洪水位(或调洪库容)，比较其与实际设计洪水位或校核洪水位(或调洪库容)的大小关系，当前者小于后者时，认为防洪区域在相应环境下安全；否则，防洪区域不安全。

由此可以看出，防洪安全评价的核心问题是洪水或洪量等的频率计算。结合洞庭湖的洪水变异规律，在实际计算中需要考虑变化环境下洪水序列的非一致性问题。

目前，非一致性水文频率计算主要有4种理论：分解合成理论、时变参数理论、混合分布理论、条件概率理论。其中，分解合成理论通过假设非一致性水文序列由随机成分和确定成分组成，分别对两种成分进行识别、检验与计算，再将确定性的预测值和随机性的设计值进行合成，得到过去、现在和未来不同时期合成序列的频率分布[60]。时变参数理论[61]，主要是通过线性或非线性趋势来表征水文频率分布的参数(均值、方差等)随时间的变化过程，常采用线性、二次多项式、指数型函数、三次样条函数等描述参数的变化趋势，并将其直接嵌入到极值洪水序列分布的一阶和二阶矩中来描述水文序列的非一致性，从而能够直接对原始序列进行频率分析。混合分布理论[62]是直接基于非同分布的极值样本系列进行频率分析，其假设非同分布的极值样本系列是由若干个子分布混合而成。条件概率理论[63]则是将非一致性序列的频率分布表示为序列的条件概率与其概率权重乘积之和。4种方法中，分解合成理论与时变参数理论常应用于年际非一致性问题的研究，而混合分布理论与条件概率理论则适用于年内非一致性问题的研究。

关于洞庭湖的洪水非一致性频率研究，多与洞庭湖对洪水的调蓄作用及变化规律、洪涝灾害的特征及成因分析等问题相结合。毛德华[41]依据建立的1471—1996年洞庭湖区洪涝灾害序列以及有关水文气象资料和灾情资料等，指出洞庭湖区洪涝灾害具有发展的阶段性和区域性，具有发生的持续性、周期性和地区关联性以及自相似性。张振全等[64]根据1954—2010年洞庭湖对不同时段洪水的调蓄作用和1954年、1998年特大洪水的调蓄过程计算，分析研究了洞庭湖的调蓄特性和变化规律，发现洞庭湖对洪水的调蓄作用降低，致使洞庭湖在同洪峰流量、同超额洪量情况下，洪峰水位不断抬高，将对洞庭湖和长江中下游的防洪总体布局带来严重影响。

总体上，目前对洞庭湖洪水序列的变异规律及水文频率计算的非一致性研究还非常有限。因此，对于变化环境下洞庭湖区洪水频率分布规律仍需进一步探究。在分析洞庭湖洪水变异规律的基础上，可以从统计和成因两种途径对洞庭湖区非一致性洪水频率分布规律进行推求，以此作为防洪安全评价的依据和数据支撑。

2.2 多指标评价方法

鉴于区域的防洪状况不仅与防洪工程措施有关，还与非工程措施以及生态、环境、社会、经济、政治等诸多方面有关，在进行防洪安全综合评价时，还需要结合评价区域的特点选取或设计相应的评价指标。防洪安全评价多指标体系的建立是判断区域防洪安全状况的重要基础，借鉴流域防洪体系中的防洪安全指标[11]，并结合洞庭湖自身的防洪情况，构建洞庭湖防洪综合安全评价指标体系，如图2所示。在进行防洪安全综合评价时涉及以下3个步骤：①根据评价区域或研究对象的实际情况建立评价指标体系，即建立在涉及防洪安全系统各组成要素基础上的各方面指标的集合[65]；②利用层次分析法[66]或熵权法[67]等确定各项评价指标的权重，对各指标在整个系统中的影响程度进行定量分析，并区分其贡献的大小；③运用水安全评价方法对水安全状况作出综合判断。目前，水安全评价的方法主要有：评分法[68]、层次分析法[66]、模糊层次分析法[69-70]、灰色关联分析法等[68,71]。

图2 洞庭湖区防洪综合安全评价指标体系

对区域的防洪安全状况进行综合评价时，常常需要先构建多指标体系，然后运用上述方法进行评价。但是,防洪安全综合评价尚未形成系统的、科学的理论体系，对于指标的选取也没有统一的标准，从而降低了评价结果的可信度。因此，防洪安全多指标评价方法应加强指标体系建立方面的研究。

在洞庭湖区的水安全评价方面，尹发能[12]基于模糊数学对湖区的水安全情况进行了评价，提出了洞庭湖区水安全评价指标体系。但影响湖区水安全程度的因素是多方面的，因此需要根据各种因素与水安全状况的相互关系，分析其各自对水安全程度的影响和作用。然而，目前的评价工作主要是停留在区域相互比较上，缺乏对区域水安全的定量描述，对防洪安全的评价也有欠缺。因此，后续的洞庭湖防洪评价可就此进行借鉴与改进。

3 研究展望

由于受到近几十年全球气候变化及高强度人类活动的持续影响，研究流域径流尤其是洪水的时空变异规律，探索非一致性洪水频率计算方法并对防洪安全进行评价显得非常重要。鉴于目前洞庭湖区在此方面的研究还不够系统和完善，今后应侧重于以下几个方面的研究：

1)对洞庭湖水文变异规律检测方法的综合和对全流域时空变异规律的整体把握。

2)发展和完善“短尺度、多要素、时变参数、非线性的非一致性洪水频率计算方法”的研究，为变化环境下的洪水变异规律描述、推求适应环境变化的洪水频率分布等提供支撑。

3)以非一致性洪峰流量或水位的频率分布作为洞庭湖区防洪工程防洪安全的评价依据，将大大改善现有防洪安全评价没有考虑设计频率标准与洪水非一致性变化的现状。但是，如何比较与选择不同途径计算得到的非一致性频率结果，还缺乏研究和验证，需要加强此方面的研究工作。

4)进一步讨论与研究洪水序列的非一致性与洪水的成因关系，从成因途径解决非一致性洪水的频率计算问题，进而推求其分布规律，为防洪安全评价提供可靠依据。

5)影响区域防洪安全评价的因素很多，目前防洪安全综合评价方法也比较常用，但在影响防洪安全评价的众多因素中，如何合理地分析和判断其主要因素、突出重点指标的方法等研究偏少。而单指标方法能比较敏感地反映变化环境下洪水与防洪体系的主要矛盾，尤其对于洞庭湖区防洪形势发生变化时单指标评价将具有很好的指示作用，因此需要加强研究。

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(责任编辑：乔翠平)

Perspective of Research on the Alteration Regulations and Security Evaluation of Floods Control under Changing Environments in the Dongting Lake Region

XIE Ping1, 2, SUN Sirui1, ZHAO Jiangyan1, SANG Yanfang3, NING Maijin4, ZHOU Hui4

(1.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science， Wuhan University， Wuhan 430072, China; 2.Collaborative Innovation Center for Territorial Sovereignty and Maritime Rights, Wuhan 430072, China; 3.Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 4.Hydrology and Water Resources Bureau of Hunan Province, Changsha 410007, China)

Under the great influence of both global climate change and intensive human activities, the consistency of hydrological processes in many basins and regions is damaged. For the Dongting Lake basin which is also greatly impacted by environmental change, the data series of key flood factors show obvious variability and do not meet their consistency condition. Under the adverse situation, the consistency-based hydrological frequency analysis approach can not meet the practical needs enough, and it can not be the basis of security evaluation and flood control, either. Therefore, the development of more effective approach which can adapt the environmental change impacts becomes a very important issue. In the article, we first summarized the relevant studies on the hydrological variability under environment change conditions; then, we discussed the research progress and main methods for the inconsistency-based hydrological frequency analysis and the security evaluation of regional flood, and further explained the main defects and lacks in current studies. Finally, around how to probe the problems of the security evaluation of scientific flood control and the recognition of flood laws of Dongting Lake under changing environment conditions, we pointed out some important science problems which should be focused on and resolved.

flood control and security; hydrological variability; environment change; evaluation method; Dongting Lake; inconsistency-based flood

2016-12-02

国家自然科学基金项目(91547205,51579181,91647110);湖南省水利科技项目(湘水科计【2015】13—21)。

谢平(1963—),男,湖北松滋人,教授,博导,从事变化环境下的水文水资源方面的研究。E-mail:pxie@whu.edu.cn。孙思瑞(1993—),女,湖北武汉人,硕士研究生,从事变化环境下的水文水资源方面的研究。E-mail:threesun123@163.com。

10.3969/j.issn.1002-5634.2017.03.001

TV213

A

1002-5634(2017)03-0001-08