随着国民经济的快速发展,对电力产业的需求及能源需求急剧增加,水资源的供求矛盾被进一步激化,水库工程储存水源供水成为有效缓解水资源供需矛盾进一步加剧的主要措施。梯级水库的修建对全球水环境系统产生巨大的影响,尤其是改变了河流的自然特征及水文情势,引起河流生态系统整体退化,生物物种面临衰退、濒危和绝迹的危险。本文依托国家面上基金《水电梯级开发对长江中游重要鱼类生境累积效应及调控机制研究》分析了梯级水电工程对长江干流生态水文情势的变化,结合生态保护目标及关键期与环境水流参数关系,生成推荐的环境水流过程,并提出重要生物保护修复措施。研究成果主要包括以下方面:(1)基于河流生态系统理论,探讨河道生态环境流量以及水电梯级开发累积效应的概念及理论,阐明了河流生态系统与水文的联系,概括了河流环境水流的特征和计算方法,建立了水电梯级开发累积效应理论框架,分析了水电梯级开发对生物与非生物累积影响。(2)选取了长江干流水文站屏山、寸滩、宜昌、汉口逐日径流资料,运用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法分析径流资料的趋势性和突变性,应用水文指标法和变化范围法分别计算径流突变前后5组水文指标水文改变程度和整体改变度,并运用香浓指数法检验梯级水电开发对生物多样性的影响。(3)采用非参数法进行统计环境水流统计分析屏山、寸滩、宜昌、汉口、大通5个水文站的径流突变前后变化,通过IHA-EFCS计算基于相应生态物种所需的环境水流指标,明确环境水流的生态保护目标及关键期,通过HEC-RPT软件,建立环境水流参数与生态目标关系,生成推荐的环境水流过程。(4)主要从工程、非工程和管理措施角度采取生物保护修复措施,工程措施包括修建综合过鱼设施,栖息地保护措施,修建分层取水口;非工程措施包括人工增殖放流、实时监测与评价,管理措施主要从环境水流的适应性管理、生态调度措施、渔业立法和渔政措施探索能够削弱或消除水电梯级开发带来河流生态环境累积影响的有效解决方案,防止河流生态系统退化,而有效的管理水资源。