水位下降對撫仙湖水生態環境影響分析

中圖分類號：X52 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9655（2025）04-0025-07

0 引言

撫仙湖是我國第二深水湖泊和I類水質代表性水體，是國內極少數保持原始貧營養狀態的深水型淡水湖，以155m最大水深構建了特殊的“高原深水生態系統”，具有重要的生態價值和經濟價值。然而，在氣候變化加劇的背景下，該湖近十五年出現兩次極端干旱響應（2014年 1720.87m^[3] 與2024年 1719.35m ），特別是2021—2024年水位斷崖式下降，連續4年低于法定最低運行水位（ 1721.65m ）[2]，跌破撫仙湖最小生態水位1720.77m 。 1720.77m 水位線是維持湖濱帶生態功能的關鍵閾值，當前水位已威脅到水生物生態棲息地，并導致水生植物分布區縮減，撫仙湖水生態系統遭受損傷，這種斷崖式下降折射出高原湖泊面臨的系統性氣候風險。

撫仙湖的水位變化趨勢引發了學者們的關注。近年來，已有較多學者對撫仙湖水位變化趨勢開展了詳細調查和研究，例如王新[3等對撫仙湖1974一2014年湖面積與體積變化的主要驅動因子進行分析；楊文春[等對1953一2021年撫仙湖水位變化特征及驅動因素進行分析。但水位下降對撫仙湖水生態環境的影響及評價鮮見報道，特別是2021一2024年以來撫仙湖水位斷崖式下降，對撫仙湖脆弱的水生態系統及水質的影響已顯現。因此，筆者在分析撫仙湖72年來水位與水量變化的基礎上，重點分析近期水位下降的趨勢及其對水生態環境的影響，對湖濱水生物棲息地的影響。采用Pearson相關分析和營養狀態指數評估等方法，研究“水位-營養鹽-藻類”的級聯效應，分析水位下降與營養鹽相互關系，營養鹽與葉綠素a相互關系，撫仙湖營養狀態進程，期望為撫仙湖的水資源管理和生態保護提供科學依據。

1數據來源與研究方法

1.1撫仙湖概況及生態系統特征

撫仙湖流域面積 843.97km² （水面 216.6km² /陸面 627.37km² ）。流域有入湖河渠103條， 80% 短小且具有間歇性特征，旱季斷流。汛期5一10月，降水量占全年降水量的 80%～90% ，降水量800～1100mm ，蒸發量 1200～1900mm 。歷史上入湖河流為隔河，多年平均入湖水量為 4×10⁷m³ ；出水口為海口河，多年平均出流量為 9.02×10⁷m³ 。自2007年12月撫仙湖-星云湖出流改道工程建成運行后，改變了兩湖間的千古流向，隔河也成為撫仙湖的出口河，而海口河僅在特殊年份行使泄洪功能。撫仙湖由于匯水面積小，湖面降水量小于蒸發量，形成以水文特征主導的生態系統；因寡營養、高壓、低溫的深水環境，物種數量較少；湖底多為砂石或卵石，水生植物分布面積僅占湖面積的 2.4% ；換水周期長達167年，垂直分層顯著、人為干擾敏感等生態系統特性。

1.2數據來源

本研究湖泊水位、蓄水量等水文數據主要來源于云南省水文水資源局玉溪分局澄江海口水文站長期監測資料整編成果，其中變化趨勢分析采用1953一2024年年均值（1953年開始有撫仙湖水文觀測記錄），相關性及對水生態環境影響分析采用2018一2024年月均值。降水量等氣象數據來源于玉溪市氣象局澄江國家氣象觀測站。水質數據來源于云南省生態環境廳駐玉溪市生態環境監測站近年監測資料整編成果，變化趨勢及相關性分析采用2018一2024年年均值及月均值，撫仙湖監測點位分別為湖心、哨嘴、路居、尖山，每個點位分別監測表層（ 0.5m ）和深層（ 15～20m ）水體，點位水質為表、深層平均，評價標準執行《GB3838一2002地表水環境質量標準》，評價方法參照《地表水環境質量評價辦法（試行）》（環境保護部辦公廳，2011年3月），各項水質指標均采用全湖算術平均值。水生生物主要分析剛毛藻情況，主要參考2023年玉溪市湖泊管理局《撫仙湖剛毛藻發展趨勢與水環境影響調查報告》。

1.3 研究方法

本研究相關性分析采用IBMSPSSStatistics軟件的Pearson模型進行計算。綜合營養狀態指數計算評價參照《湖泊（水庫）富營養化評價方法及分級技術規定》（總站生字[2001]090號），水質綜合營養狀態指數的計算公式：

TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）

TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD）

式中：TLI（ Σ^′ ）一綜合營養狀態指數； W_j 一j滲數的營養狀態指數相關權重；TLI（ （j ）一j參數的營養狀態指數；各指標以Chl-a作為基準參數，r_ij 一j參數與Chl-a的相關系數； m 一評價參數的個數；TLI（Chl-a）、TLI（TP）、TLI（TN）、TLI（SD）、TLI（COD）一分別為葉綠素a、總磷、總氮、透明度和高錳酸鹽指數的營養狀態指數；Chl-a的單位為 mg/m³ ，SD單位為m，其余指標單位均為 mg/L 。營養狀態分級：T 為貧營養， 為中營養，TLI （Σ）gt;50 為富營養， 為輕度富營養，60 為中度富營養，TLI （Σ）gt;70 為重富營養。

2 結果與分析

2.1撫仙湖水位變化及影響因素

2.1.1 撫仙湖近72年水位變化特征

根據《云南省撫仙湖保護條例》（2023年11月30日），撫仙湖最高運行水位為 1723.35m （1985國家高程基準，下同），最低運行水位為1721.65m 。根據《水利部關于印發第二批重點河湖生態流量保障目標的函》（2020年12月18日），確定撫仙湖最小生態水位為 1720.77m 。

經對撫仙湖1953一2024年共計72年的水位統計分析，撫仙湖多年平均水位為 1721.94m ，低于法定最低水位（ 1721.65m ）的年份共計19年，2000年前水位相對平穩，2000年后出現劇烈波動，整體呈“波動下降”趨勢，表現為“大升大落”特征。階段性變化特征為1953一1974年為小幅漲落，年均水位 gt;1722.0m ；1975—1999年為漲落幅度增大，年均水位 lt;1722.0m （1986—1987年短暫上升）；2000—2009年為大升期，水位持續上升，2008年達歷史最高年均水位（ 1723.05m ）；2010—2024年大落期，水位顯著下降，2024年創歷史最低年均水位（ 1719.56m ）。根據撫仙湖水位漲落變化特點，1953—2024年撫仙湖水位年代際變化特點概括為6個階段：升（1950—1960年）-落（1970年）-落（1980—1990年） - 升（1986—1987年） -大升（2000年） - 大落（2010一2020年）。水位周期演變表明，撫仙湖水位動態已從自然波動轉向人為與氣候共同驅動的劇烈變化，反映了自然與人為影響的疊加效應。撫仙湖歷年水位變化過程趨勢見圖1。

從特征水位變化來看，1953一2024年，撫仙湖瞬時最高水位 1723.45m （2007年9月3日），歷史觀測以來首次瞬時最低水位 1720.45m （2014年）[]，2018年10月以來撫仙湖水位呈顯著下降趨勢，特別是2021—2024年水位呈斷崖式下落，2019年11月11日下降至法定最低運行水位 1721.65m 以下，2022年11月4日降到水利部確定的最小生態水位 1720.77m 以下，截至2024年12月31日撫仙湖水位已降至171 9.35m 。

從近年水位變化趨勢看，2018一2024年年均水位分別為 1721.89m 、 1721.75m 、 1721.35m ）1721.10m 、 1720.80m 、 1720.14m 、 1719.56m ，7年間年均水位下降 0.38m ，其中2021—2024年年均水位下降 0.51m ；從月均水位變化看（近年逐月水位變化過程見圖2），2019年11月至今水位均低于法定最低運行水位 1721.65m ；從瞬時水位變化看，2024年底（ 1719.35m ）與2018年瞬時最高水位（ 1722.25m ）相比下降了 2.9m 。撫仙湖水位變化與蓄水量變化趨勢具有高度一致性，見圖2。2018—2024年年均蓄水量分別為203.027億 m³ 、202.725億 m³ 、201.864億 m³ 、201.327億 m³ ！200.683億 m³ 、199.27億 m³ 、198.03億 m³ ，7年間年均蓄水量減少 ?0.833/Zm³ ，其中2021—2024年年均蓄水量減少 ?1.099∣Zm³ ，從瞬時蓄水量變化看，2024年底與2018年瞬時最大蓄水量相比減少了6.22億m。預計2025年撫仙湖水位、蓄水量仍繼續維持下降及減少態勢，撫仙湖長期低位運行及其持續降低趨勢將使湖泊水生態安全日趨面臨嚴峻形勢。

2.1.2 撫仙湖水位變化影響因素

撫仙湖流域集水面積陸地僅是水面面積的2.5倍，年入湖水量小，湖泊換水周期長達167年[1]，生態系統相當脆弱，抗干擾能力很低。當湖泊水量呈現持續性減少或增加的趨勢時，表明湖泊水量的動態平衡狀態已被打破。撫仙湖水位動態變化的驅動因素主要是氣候（降水量、蒸發量等）變化和河道改道的影響，是兩者綜合作用的主要結果。

氣候變化的影響：中國水利水電科學研究院水資源研究所2023年研究成果顯示，1962—2022年撫仙湖流域多年平均降水量為 872mm ，其中1962一2007年多年平均降雨量 896mm ，2008—2022年多年平均降雨量 792mm ，多年平均降雨量減少 10.6% ；1962一2022年多年平均湖面蒸發量2.87億 m³ ，多年來沒有大的變化；1962一2022年多年平均湖面入湖量 1.86/Zm³ ，其中，1962—2007年多年平均湖面入湖量1.91億 m³ ，2008—2022年多年平均湖面入湖量 1.701Zm³ ，湖面入湖量減少 10.8% ；1962—2022年多年平均陸面入湖量1.69億 m³ ，其中，1962—2007年多年平均陸面入湖量1.90億 m³ ，2008一2022年多年平均陸面入湖量1.00億 m³ ，多年平均陸面入湖量減少 46.4% 。1962一2022年多年平均水資源可利用量0.67億 m³ 其中，1962一2007年多年平均水資源可利用量0.92億 m³ ，2008一2022年多年平均水資源可利用量-0.17億 m³ 。撫仙湖蒸發量大于湖面降水量導致湖體自身水資源量的減少，特別是近4年流域遭遇連續干旱，4年平均降水量為 662.35mm ，低于多年平均降水量的 24.04% ，降水量從2021年的791.7mm 下降到2024年的 580.2mm ，降水量減少使入湖水量減少從而導致湖泊水位斷崖下降，氣候變化是導致水位下降的主要因素。

河流改道工程影響：2003年11月啟動撫仙湖-星云湖出流改道工程，2007年11月竣工。工程目的一是阻斷星云湖劣V類水質對撫仙湖I類水質的影響；二是關閉撫仙湖唯一出口海口河閘門，同時拆除海口河沿途4個水電站，提高撫仙湖水位，將撫仙湖I類水改道流向星云湖，改善星云湖水生態環境質量；三是星云湖出口改道流入玉溪大河，提供玉溪市中心城區生態用水及農業用水。該工程建成運行后，撫仙湖于2008一2010年連續3年向星云湖調水共3804萬 ，從2008年后，星云湖水就不再流向撫仙湖，人為改變了星云湖向撫仙湖自然輸水的歷史，從而使撫仙湖年入湖水量大為減少（每年約4000萬 ）。但從2011—2024年撫仙湖一直處于低水位運行，再無水資源向星云湖調水。人為活動對兩湖水生態系統平衡的影響已逐漸顯現。

2.2撫仙湖水位下降對水生物棲息地的影響

撫仙湖是地塹式斷陷構造形成的深水湖泊，水深 10m 以內的水域僅占全湖面積的 4.1%^[9] ，而陡峭斷陷的東岸、西岸缺乏適宜基質無沉水生植物。沉水生植物主要集中分布于南北兩岸，西部祿充、明星、牛魔，東岸海口、路居緩坡湖灣，這些區域水較淺、風浪較小，泥沙底質適合扎根。近二十年來撫仙湖沿岸剛毛藻瘋長，主要著生在水深 0.1～0.8m ，岸寬 1～100m 的淺灘石頭基質上及垂直陡峭水面巖石上，形成環湖純剛毛藻群落。

據報道1980年沉水植物面積 0.2km² ，總生物量約 400t ，占湖面的 0.1%^[1] ；2005年沉水植物面積 3.19km² ，總生物量為 1.9510⁴ t[7]，占湖面積的1.51% ；2015年沉水植物面積 5.07km² ，總生物量為 1.3×10⁴ t，占湖泊面積的 1.87%^[8] ；2016年分布面積 5.14km² ，總生物量 5.02×10⁴ t，占湖泊面積的 2.4%^[9] 。2021年水生植物分布面積 2.51km² ，其中純剛毛藻群落分布面積 1.382km² ，沉水植物附著剛毛藻分布面積 1.128km² ，剛毛藻生物量0.5755×10⁴t ，沉水植物生物量 1.613×10⁴t ，生物總量 2.19×10⁴t ，占湖泊面積的 1.2%^[10] 。

2008年以來水位下降至歷史最低 1719.56m （2024年），與2008年均水位相比下降了 3.5m 蓄水量減少 6.6?Zm³ ，湖水面積減縮 2.91km² ，導致2.51km² 淺灘全裸露[10]，這些區域原是剛毛藻、水生植物、魚類產卵和底棲生物的棲息地。棲息地的喪失造成水生植物衰退枯死而削弱湖水凈化能力，同時裸露湖灘加劇風浪擾動底泥，釋放內源污染物，撫仙湖環湖生態屏障被損壞，生境的改變使水環境面臨更大風險。

2.3水位下降對水生態環境的影響分析

2.3.1水位與N、P營養元素的相關性分析

2018一2024年撫仙湖全湖平均TN分別為0.2mg/L 、 0.18mg/L 、 0.18mg/L 、 0.16mg/L 、0.18mg/L 、 0.16mg/L 、 0.17mg/L ，TP分別為0.008mg/L 、 0.007mg/L 、 0.007mg/L ， 0.008mg/L 、0.012mg/L 、 0.013mg/L ！ 0.009mg/L ，總體看TN保持穩定，TP有所波動。從月均值變化看，2018年1月一2020年2月TN呈明顯下降趨勢，濃度在0.14～0.22mg/L 波動變化，該時段水位呈緩慢下降趨勢，TN濃度變化與水位變化呈一致性；2020年3月—2024年12月，TN濃度有一定波動，但總體保持平穩，濃度在 0.13～0.22mg/L 波動變化，濃度無明顯時間分布規律，該時段水位下降趨勢未對其造成明顯影響，見圖3。

2018年1月一2022年2月TP基本保持穩定，濃度值可保持在I類標準限值以內，該時段水位已出現下降趨勢，但尚未對TP造成影響；2022年3月一2023年8月，TP濃度出現明顯波動，其中2022年3一7月、2023年2一8月突破I類水體標準限值，從時間分布看，冬春季濃度總體較高，氣溫上升后濃度逐漸下降，夏秋季總體趨于平穩，該時段水位呈顯著下降趨勢，氣候變化及水位下降與TP濃度變化顯著關聯；2023年9月一2024年12月，該時段水位呈緩慢下降趨勢，TP基本保持平穩，水位對TP影響不明顯，但濃度值處于或接近I類標準限值，濃度基本保持在 0.009～0.01mg/L ，見圖4。

對撫仙湖2018年1月一2024年12月逐月湖水位與N、P營養鹽進行相關性分析，結果表明：TN濃度與湖水位之間存在非常顯著正相關關系（ r=0.432^** ， Plt;0.01 ），TP濃度與湖水位之間存在非常顯著負相關關系（ r=-0.363^?? ，Plt;0.01 ），見圖5、圖6。TN和TP濃度與水位分別呈非常顯著正相關和非常顯著負相關，水位變化時N、P營養鹽濃度呈相反變化趨勢，即隨著水位下降，TN濃度呈降低趨勢，TP濃度呈升高趨勢，其中水位變化對TP的影響更為明顯，湖內污染長期累積，水位持續下降，水量減少導致自凈能力降低，另外由于氣候變化，冬春季節撫仙湖溫躍層消失，上下層水體間對流混合，導致湖泊底部顆粒態磷交換至湖泊上層水體。水位的變化可能進一步縮小了N、P比，有利于促進藻類增殖。

圖52018一2024年撫仙湖全湖平均總氮與湖泊水位線性關系

圖62018一2024年撫仙湖全湖平均總磷與湖泊水位線性關系

2.3.2水位與湖泊綜合營養狀態指數的相關性分析

綜合營養狀態指數反應Chl-a、TP、TN、SD和 COD_Mn 營養狀態情況，其中Chl-a是關鍵因素。2018一2024年撫仙湖全湖綜合水質類別分別為I類、I類、I類、I類、Ⅱ類、Ⅱ類、I類，綜合營養狀態指數分別為24.97、23.13、21.33、22.87、24.58、24.85、22.40，Ch1-a分別為5.01mg/m³ 、 3.92mg/m³ 、 3mg/m³ 、 4mg/m³ ！4.44mg/m³ 、 4.62mg/m³ 、 3mg/m³ ，總體看，綜合水質類別及Chl-a有所波動，綜合營養狀態指數基本保持穩定。從月均值變化看，2018年1月一2020年4月Ch1-a總體呈明顯下降趨勢，濃度在9～2mg/m³ 波動變化，該時段水位呈緩慢下降趨勢，Chl-a濃度變化與水位變化呈一致性；2020年5月一2024年12月，Chl-a濃度有一定波動，但總體保持平穩，濃度無明顯時間分布規律，該時段水位下降未對其造成明顯影響。綜合營養狀態指數與Ch1-a變化趨勢具有高度一致性，2018年1月一2020年1月綜合營養狀態指數總體呈明顯下降趨勢，2020年2月—2024年12月，該時段水位呈明顯下降趨勢，綜合營養狀態指數有一定波動，總體保持平穩，但處于2018年以來較高水平。

對撫仙湖2018年1月一2024年12月逐月湖水位與Chl-a、綜合營養狀態指數進行相關性分析，結果表明：Chl-a與湖水位之間存在正相關關系（ r=0.141 ），但相關性不顯著，綜合營養指數與湖水位之間存在負相關關系（ r=-0.077 ），但相關性不顯著，見圖9、圖10。撫仙湖深水湖泊換水周期長達167年，營養鹽易積累但難排出，生態系統系統相當脆弱，80年代撫仙湖營養指數6.8，90年代 9.8^[11] ，從2013年始富營養化進程顯示加快的趨勢，2024年營養指數是80年代的3.4倍，已處于貧營養與中營養的生態臨界點，對撫仙湖深水湖泊水生態系統可能產生生態系統重構的影響。2018年以來水位下降未對Chl-a、綜合營養狀態指數造成明顯影響，水位變化與營養狀態未產生明顯關聯，但水位下降水量減少可能對降低水體自凈能力，改變湖泊水動力條件，影響營養鹽分布和循環等方面造成影響，另外濃縮效應可能使部分水質指標濃度升高，造成湖泊營養化進程加快。

2.3.3 TP與Chl-a的相關性分析

經前述，2018一2024年撫仙湖TP有所波動，2018年1月一2022年2月基本保持穩定，處于相對較低水平，2022年3月—2023年8月出現明顯波動，升、降幅度大，2023年9月一2024年12月保持平穩，處于相對較高水平；2018一2024年撫仙湖Chl-a有所波動，chl-a與TP變化趨勢具有高度一致 性，見圖11。

圖92018一2024年撫仙湖全湖平均葉綠素a與湖泊水位線性關系

圖102018一2024年撫仙湖全湖平均綜合營養指數與湖泊水位線性擬合關系

對撫仙湖2018年1月—2024年12月逐月TP與Ch1-a進行相關性分析，結果表明：TP濃度與Chl-a之間存在顯著正相關關系（ r=0.258^? ，Plt;0.05 ），見圖12。TP和Chl-a是反映水體營養狀態的重要指標，兩者之間存在密切的相互關系，TP是浮游植物生長的主要限制性營養元素，其濃度升高會促進浮游植物生長，從而導致Chl-a濃度增加。撫仙湖TP和Chl-a濃度變化趨勢一致性證實了這種關系，在水位下降的背景下影響更加顯著，水量減少導致TP濃度相對升高，為浮游植物的生長提供了更有利條件。這種正反饋機制可能加劇湖泊的富營養化進程，對水生態系統造成長期影響。

3撫仙湖水生態環境保護對策

一是加強水資源管理，制定科學的水位調控方案，落實《玉溪市撫仙湖取水替代實施方案》，近期實施甸垛龍潭調水管網延伸擴建、大龍潭調水，遠期實施滇中引水二期工程（澄江段供水4000余萬 ），替代沿湖從撫仙湖取水。二是實施“三治一改善”方案，實施耕地休耕輪作0.39萬 hm² ，城鄉村莊生活污水處理全履蓋，減少面源污染。三是湖徑流區撫育提升和增加造林面積0.8萬hm，提升生態涵養功能。四是強化水資源循環利用，推進撫仙湖湖外水資源循環利用綜合性工程建設，設計循環利用水農業灌溉面積0.24萬hm。五是加強科學研究，深入理解水位變化對湖泊生態系統的影響機制，為制定更有效的保護措施提供科學依據。

圖122018一2024年撫仙湖全湖平均總磷與葉綠素a線性關系

4結論

（1）2024年底撫仙湖水位跌破歷史最低水位1719.35m ，與2008年均最高 1723.05m 相比，水位下降 3.5m 、水面積減縮 2.91km² 、蓄水量減少 。（2）水位斷崖式下降導致 2.51km² 生態棲息地喪失，環湖水生態系統受損，湖泊自凈能力減弱。（3）水位驟降導致水環境容量減少，濃縮效應使部分水質指標濃度升高，2022—2023年全湖平均水質從I類下降至至Ⅱ類。（4）Pearson相關分析結果TP濃度與水位之間存在顯著負相關（ r=-0.363^?? ， Plt;0.01 ），總磷與葉綠素a之間存在顯著正相關（ r=0.258^? ，Plt;0.05 ），表明水位下降加劇了湖泊的富營養化進程，近5年富營養指數均值是20世紀80年代均值的3.4倍。

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Analysis of the Impact of WaterLevel Decline in FuxianLake on Water Ecological Environment

WANG Xing-chun1，QI Yun-kuan2，HE Xu-dong3 Yunnan New Century Environmental Protection Science Research Institute Co.，Ltd.，Kunming Yunnan 650000，China）

Abstract：Thisstudycollctedhydrologicaldatafrom1953to2024，waterqualitymonitoringdatafrom2018to024，andalgae surveydatafrom2O21andsystematicallystudiedtheecologicalandenvironmentaleffectsofcontinuouswaterleveldeclineusing Pearsoncorelationanalysisandnutritionalstatusindexevaluation.Theresultsshowedtatbefore2Oo8，thewaterlevelandquality remainedgenerallstable，butoverthenext16years，thewaterlevelcontinuedtodecline，withanaverageannualdecreaseof 0.22m （20 （1723.05m1719.56m） ，resulting ina reduction of 2.91km² in lake area and a decrease of 660 million m³ of water storage capacity.Theecologicalimpactpresentedachainreaction.Thedropinwaterleveldirectlydamagedthevegetation inthe 2.51km² lakesidezone，leadingtothelossofiologicalhabitatsinthearea.Coelationaalysisshowedasignificantnegativecoelation between water level and total phosphorus （TP） （r=-0.363** Plt;0.01 ），while TPwas positively correlated with chlorophyll-a （204號 （r=0.258^? Plt;0.05 ）.The comprehensive nutritional status index increased to22.9，3.4times thatofthe1980s，andthedegreeof eutrophication in the water body accelerated.Suggestions on implementing ecological water level control （?1721.8m） ，controlling pollutionsources andrestoring ecological system wereputforwardto maintainingthebalancedlakeecological system.

KeyWords：aterleveldecline;watercologicalevironment;totalphosphorus;chlorophylla;utropication;FuxinuLake