河湖水系连通与水资源安全是目前水科学研究的热点之一。为查明荆南三口地区河湖水系连通与水资源的关系,筛选水资源安全战略措施,运用数理统计、系统动力学等数学方法从水系连通视角探讨水系连通变异下水资源态势及基于水资源安全的调控方案,取得如下的研究成果:(1)1956-1989年荆南三口地区水系连通度呈下降趋势,总降幅达23.88%,1990-2017年水系连通度总体呈缓慢上升趋势,总涨幅不到0.5%。1989年为水系连通度的最小值,是该地区水系连通的变异点,研究时段分为两个时期:1956-1989年(水系连通变异前)和1990-2017年(水系连通变异后)。(2)水系连通变异后该地区水资源时空差异显著。变异后,水资源量呈显著下降趋势,年均线性递减率约为7.39×10~8 m~3/a,汛期锐减趋势明显,但汛期水资源量越来越集中,约占全年总量的70%,促使枯水期水资源量匮乏,藕池河东支断流持续5个月,年均水资源量减少208.32×10~8 m~3;丰枯交替变化的时间周期缩短1~13a,最强周期震荡时间尺度由28a减小为15a,振荡次数增多1~3次。空间上,水系连通变异后,松滋河西支、虎渡河、藕池河西支下降趋势显著,下降程度存在差异,藕池河东支断流天数延长,达到267天。(3)水系连通变异后该地区水文干旱特征明显。变异后,水文干旱现象年均发生次数增加到1.22~2.7次,水文干旱历时平均值增加约1个月,三口五站水文干旱强度平均值增加值分别为104.53×10~8 m3、57.58×10~8m3、80.75×10~8m3、18.15×10~8m3、105.91×10~8m3,水文干旱峰值平均值呈增长趋势;变异后水文干旱特征二维联合重现期缩短,相同单变量重现期干旱历时时长更长,干旱强度更大,峰值更高;2006年(枯水年),三口地区五站的缺水量分别为13.82×10~8m3、5.08×10~8m3、6.50×10~8m3、14.2×10~8m3、9.81×10~8m3。(4)水系结构、水系连通度与水资源的之间存在相互影响、相互制约的关系。水系结构各参数和水系连通度之间的皮尔逊相关系数在0.76~0.88,水系连通度值在0.0138~0.1857范围内,水系连通度与河长、水面率、河频率、河网密度、河网发育系数、水系分维系数等水系结构参数呈线性增长趋势;水系连通度与水资源的皮尔逊相关系数为0.78,水系连通度与水资源呈线性增长趋势。(5)根据DYNAMO语言,运用Vensim分析软件构建荆南三口地区水资源安全调控系统动力学模型,通过模拟现状延续型、资源节约型、经济发展型、综合协调型四种方案,结果表明综合协调型近远期水资源供需差额分别为-1.44×10~8m3、-0.93×10~8m3,水资源量有盈余,远期总人口比现状延续型、资源节约型分别多3.36万人、5.11万人,工业产值分别多55.28亿元、55.72亿元,第三产业工业产值分别多2.06亿元、34.08亿元,牲畜量分别多32.05万头、41.58万头,农田灌溉面积分别多17.12万亩、17.49万亩,实现水资源效益最大化,且该方案综合评价值最高,方案四为该地区水资源安全调控最优方案。综合协调型是实现该地区水资源安全的模式。(6)提出基于水资源安全的综合协调发展具体措施:实施水系连通工程与水源工程,建立“多源互补、丰枯调剂”的供水工程管理体系,产业结构调整与升级,水资源各行业间合理配置,实现农业高效节约用水,提高国民经济用水效率,提高污水回用率、工业用水重复利用率。