洞庭湖位于湖南省东北部，长江中游荆江段南岸，是我国南方最大、保存最完整的河湖湿地，被誉为“拯救世界濒危珍稀鸟类的主要栖息地”，并已载入《世界重要湿地名录》。洞庭湖承纳湘江、资江、沅江和澧江“四水”吞吐长江，湖区地处亚热带湿润季风气候区，丰富的水、热、光条件适于多种生物生长，为各级生物提供了优越的觅食和栖息场所，形成众多次级生境，具有丰富的生物多样性。
长江经松滋口、太平口、藕池口、调弦口（已于1959年建闸）分流入洞庭湖，洞庭湖又集湘、资、沅、澧四水经湖区调节后于城陵矶汇入长江，形成了复杂的江湖关系。三峡水库建成运行后，在一定程度上改变了长江中下游天然径流的分配，直接关系到长江与洞庭湖水文及泥沙关系的演变，进而对赖以生存的生物区系产生影响。水鸟是湿地生态系统的顶级群落，水鸟群落结构的变化，反映了湿地不同营养层次的变化，因此水鸟是湿地生态系统健康的最佳指示物种。湿地公约曾采用“鸟类红色名录指数”来衡量湿地质量的变化；2008年联合国千年发展目标报告的第七条“确保环境的可持续利用”，已将“鸟类红色名录指数”作为一项衡量环境质量的标准。
鉴于水鸟对环境的重要指示作用，本次研究以洞庭湖水鸟为研究对象，根据实测水鸟种群和数量资料，分析水文情势变化对水鸟种群动态变化的影响，基于湖泊形态分析法，计算洞庭湖最小生态需水量。
1.水禽群落变化与水文关系分析
洞庭湖已知的鸟类共有18目60科280种，其中许多系濒危珍稀物种。就目前资料显示，洞庭湖的鸟类中有国家一级保护动物7种（东方白鹳、黑鹳、中华秋沙鸭、白尾海雕、白鹤、白头鹤和大鸨），国家二级保护动物33种。中国濒危动物红皮书中有18种鸟类分布在洞庭湖中。洞庭湖鸟类资源主要集中在东洞庭湖自然保护区、南洞庭湖自然保护区、西洞庭湖自然保护区的洲滩、河汊和内湖湿地。
东洞庭湖国家级自然保护区是洞庭湖鸟类资源集中分布地，根据水鸟的觅食特性，选取12个不同的物种代表5个觅食集团，分别为：食块茎集团（白鹤、白枕鹤、白头鹤、小天鹅、鸿雁）；食草集团（白额雁、小白额雁）；食鱼集团（普通鸬鹚、东方白鹳）；食种子集团（绿翅鸭）：食脊椎动物集团（黑腹滨鹬、鹤鹬、白琵鹭）。
根据2003—2010年东洞庭湖国家自然保护区核心区鸟类监测数据显示（见图11-1），从2003年到2010年，东洞庭湖国家自然保护区的水鸟数量总体是呈减少趋势，到2009年冬，水鸟总数不到3万只。但各类觅食集团的比例变化不是很明显（见图11-2），仍以食草集团为主。但食草集团中的白额雁数量下降显著。由2003年冬的11650只下降到2009年的78只（见图11-3）；全球受威胁种小白额雁数量没有明显变化（见图11-4）。白额雁主要生活在苔草带，其数量的显著下降可能反映了苔草带的变化。
图11-1 东洞庭湖国家自然保护区核心区水鸟总数变化
图11-2 东洞庭湖国家自然保护区不同种类觅食集团水鸟数量变化
图11-3 东洞庭湖国家自然保护区核心区白额雁数量变化
图11-4 东洞庭湖国家自然保护区核心区小白额雁数量变化
2.基于湖泊形态分析法的洞庭湖最低生态水位分析(www.xing528.com)
湖泊形态分析法用湖泊库容作为湖泊水文子系统和地形子系统的特征指标，用湖面面积作为湖泊功能指标。随着湖泊面积的减少，湖泊库容也随之减少。由于湖泊库容和面积之间为非线性关系，当库容不同时，湖泊库容每减少一个单位，湖泊面积的减少量是不同的。
湖面库容变化率是湖泊库容和面积关系函数的一阶导数。在此关系线上，库容变化率有一个最大值。此最大值的意义是：最大值相应湖泊面积下，湖泊面积每降低一个单位，湖泊库容的下降将显著增加，即在此最大值相应水位每降低一个单位，湖泊功能的减少量将显著增加。故此最大值相应水位就是最低生态水位。
本次研究以洞庭湖中水域面积相对较大的、具有代表性湖面东洞庭湖为研究对象，根据1995年东洞庭湖区实测库容、面积资料，建立湖泊库容。面积关系曲线，见图11-5。由图可知，当库容在33亿m3以下时，随着库容的减小，水面面积的降低率明显增加；当库容在33亿m3以上时，随着库容的增加，水面面积的变化相对较小。由图11-6东洞庭湖水位—库容关系可知，当洞庭湖水位约25m时，其库容为33亿m3。即洞庭湖的最低生态水位为25m。
图11-5 东洞庭湖湖泊库容一水面面积图
图11-6 东洞庭湖湖泊水位一库容曲线
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