水是构成生态环境系统的基本要素，也是人类社会赖以生存和发展的不可替代的重要自然资源。水资源包括水量资源、水质资源和水能资源，构成了水资源的自然、经济社会和生态环境等三大特性。随着我国经济的快速发展，现代农业、现代工业特别是高新技术产业、旅游服务业的蓬勃兴起，对水质、水环境提出了越来越高的要求。然而，当前为了缓减我国能源紧张局势，不少地方大小河流的水电站一哄而上，跑马圈水，造成河流水电开发各自为政的混乱局面。片面地追求发电经济利益最大化的过程中，不断挤占生态和环境用水，致使河流水质下降，生态系统功能衰竭，造成区域生态环境发生不可逆转性的变迁。如何在水电开发中减少对水环境的影响已成为生态、环境、水利、水电等领域关注的焦点。虽然当前对河流水环境容量及水库调度技术方面的研究较多，但对水电站建成后，如何在调度运行过程中保持和提升水环境容量，提高水质等方面研究较少。为此，在水电站运行调度过程中考虑水环境容量的研究对可持续利用有限的水资源具有重要的意义。　　 本文以南广河干流梯级水电站为例，系统地研究了水电站坝下水环境容量及保持河流健康生态的最小径流量，并以此为基础，模拟研究了基于不同水质目标条件下(Ⅱ、Ⅲ类水质标准，Ⅲ类水质标准下再分不考虑和考虑下游水环境容量两种情景)，以及最高保证下泄流量条件下等三种情况(方案)，对梯级库群发电出力状况、坝下径流以及水环境容量进行了对比分析，为实现水电运行过程中的生态调度做出探索性研究。概括起来，本论文研究取得的主要成果归纳如下：　　 (1)本文在对南广河流域自然经济社会广泛了解的基础上，对水资源的水量资源和水能资源以及水能开发对环境的影响进行了综合的归纳和总结。　　 (2)在对流域内各区县可降解有机物污染物来源调查的基础上，按照流域干、支水系及流域面积将工业污染、城市生活污染以及面源污染(包括农村生活污染、农田径流污染、畜禽养殖污染、城市径流污染)统计分析，建立水域——入河排污口——主要污染源三位一体的数据支撑，并将污染物计算到干流各河段。在分析5种水环境容量计算模型，以及根据污染物迁移特性建立的水质模拟模型分析研究的基础上，结合南广河流域实际，选择CODCr和NH3-N为易降解有机物代表，进行水质模拟，并使用稀释一自净模型开展CODCr和NH3-N水环境容量计算。　　 (3)水环境容量计算中水文条件的设计是最为关键的环节之一。在分析南广河河道特征的基础上，根据河道正常水深、过水断面湿周、水面宽度以及水力半径、径流模数等之间的关系，建立流量—平均水深-河宽高阶方程，采用试算法，计算出不同径流条件下水流速度。解决在实际工作中采取实测办法来初略估计不同地段水流速度造成计算误差的缺点。　　 (4)根据各河段污染物数量、污染物特性、水文条件等分析，确定了南广河干流在Ⅲ类水质目标下各水电站坝下河道水环境容量。研究区河段石碑口以上最小径流量为8.35m3／s，石碑口至两河口段为19.88 m3／s，两河口至油罐口段为29.84 m3／s，符江至来复段为39.4 m3／s，来复至月江段为41.52 m3／s，月江至河口段为48.74 m3／s。鉴于油罐口至符江段水质中CODCr超标不严重，主要是NH3-N超标，以及高县文江镇下游大约有近4km出现NH3-N超标的具体实际情况，通过计算，在最枯月份上游水库下泄水量保持在35.4m3／s才能够使文江镇以下仅4km水质完全达标。　　 (5)基于在Ⅲ类水质目标条件下调度运行分析。通过编制模拟系统程序，研究不考虑坝下河道水环境容量最小径流量(Qwec=0时)和考虑坝下河道水环境最小径流量(Qwec>0时)两种情况下，分析石碑口、曹营、油罐口、来复以及月江梯级电站群在1980～1985(水文年)的发电出力及发电变化情况。结果表明，当Qwec=0时5年研究区水电站群发电量为17.46亿kW·h；当Qwec>0时比Qwec=0时5年发电总量减少了2245.5万kW·h，其减少量主要集中在油罐口水电站。　　 (6)基于在Ⅲ类水质目标条件下坝下径流分析，以1981年(水文年)为例，分析坝下天然状态、Qwec=0和Qwec>0三种情况下的径流过程基本相似。其中石碑口、曹营、油罐口三个水电站在丰水期削减洪峰流量能力比较强，具有较大的调蓄能力。其中油罐口水电站在天然流量小于40m3／s有33d，其中径流量小于35.4m3／s有10d，不能满足下游河道水环境最小径流量；上游水库群在Qwec=0情况下，坝下径流量小于40m3／s有26d，其中径流量小于35.4m3／s有7d，仍然不能满足下游河道水环境最小径流量；上游水库群在Qwec>0情况下，坝下径流量小于40m3／s有33d，全部坝下径流量均大于35.4m3／s，能够完全满足坝下河段水质达标的要求。　　 (7)基于Ⅱ类水质目标条件下调度运行分析与研究表明，即使在研究区农村生活污染源和农田面源污染源降低20％的基础上，油罐口至来复水电站段出现水质超标现象，企图通过油罐口水库的调度运行达到目标要求。通过调度运行分析，油罐口水电站最高保证下泄流量为50m3／s，远远不能满足要求。按照油罐口水电站最高保证下泄流量进行调度运行，研究区库群发电量将增加1.13亿kW·h，平均每年增加发电量2260万kW·h。要使油罐口至来复水电站段水质达到II类水质目标，必须在高县县城和筠连县城修建城市生活污水处理厂和垃圾处理厂，加大对重点排污企业的技术改造，减少排污量，提高出厂水质，降低CODCr和NH3-N排放量。　　 (8)基于最高保证下泄流量(即，基于上游来水与水库现存水量条件下，保证电站正常运行的最大下泄流量)的调度运行。在保证最高下泄流量联合调度下，油罐口最高保证下泄流量为50m3／s，来复水电站为73m3／s，月江水电站为83m3／s。在最高保证下泄流量运行下，研究区水电站群5年减少发电量与考虑II类水质目标调度运行条件下减少21275.9万kW·h，与考虑Ⅲ类水质目标调度运行条件下减少11311.9万kW·h。虽然此方案调度运行中，发电量明显减少，但是水环境容量明显增加，其坝下径流量相对Ⅲ类水质目标条件下最小径流量增长非常明显。其中油罐口水电站增长42％，来复水电站增长78.1％，月江水电站增长51.2％。　　 本论文通过三种不同方案水库群的调度运行分析与比较，以实例说明水电工程的建设可以增加下游的枯水流量，对改善下游水质是有利的。特别是原有河道污染严重时，由于水库的调度，枯水流量增加，河流的稀释与自净能力相应增加，从而使水质得到显著的改善。水库群的调节作用能够解决研究区内河道水质问题，为解决丘陵地区水质问题提供了新的思考与方法。