河流生态系统是自然界最重要的生态系统之一,为人类提供了多种多样的生态服务功能。水循环中以水为媒介的物质、能量以及有机体的迁移构成了流域的水文连续性。河流生态系统是一个完整的有机整体,水文连续性保证了物质、能量、信息及物种输移的通畅性,对流域生物栖息地的总量、有效性和复杂性具有决定作用,为河流生态系统创造了良好的生境条件。水利工程使流域水文连续性受到不同程度的破坏,直接威胁到河流生态系统的健康及稳定。在维护及修复河流生态系统的过程中,需要以流域为整体,全面而深入地研究水利工程对水文连续性的影响及其效应,在获取社会经济利益的同时,尽可能地维护河流生态系统的健康和稳定,保护河流生态系统的生态服务功能。本文以太湖上游的西苕溪流域为研究对象,应用GIS空间分析、水文模型和水力学模型,针对闸坝对河网连通性的影响、水库径流调节对流域纵向连续性的影响以及水利工程对河流—洪泛滩区连续性的影响等进行了分析探讨。其目的在于探索定量评估水利工程影响下流域水文连续性的方法与途径,为水利工程规划、设计及运行提供理论依据和决策支持,同时本文的研究结果对于西苕溪流域及其他自然、社会经济类似流域河流生态系统的维护与修复具有一定的借鉴价值。论文主要研究内容和结论如下:(1)研究区闸坝对河网连通性的影响。以西苕溪上游的递铺溪流域为例,从流域整体出发,采用空间分析、纵向连续性指标以及树状河网连通性指数等方法对受闸坝影响的河网连通性进行定量分析,在此基础上,探讨了闸坝数量、通达性及空间分布对河网连通性的影响。结果表明,相较于空间分析及纵向连续性指标,树状河网连通性指数能够更好地分析不同数量、通达性以及地理位置的水利工程设施对河网连通性造成的影响,可以广泛应用于流域规划过程中不同方案的比较。另外,闸坝数量及其空间分布对河网连通性有较大影响。随着闸坝数量的增加,河网连通性逐渐降低,但下降幅度越来越小。流域中不同位置闸坝对河网连通性的影响并不一致,位于上游或下游的闸坝对河网连通性的影响小于中游的闸坝。(2)研究区水库径流调节对流域纵向连续性的影响。利用HSPF(Hydrologic Simulation Program—FORTRAN)模型对西苕溪流域赋石水库、老石坎水库及下游横塘村水文站无水库径流调节的天然径流过程进行模拟。在此基础上,利用与河流生态相关的量级、频率、历时、可预测性及变化速率等流量特性的水文变异指标,对比分析实测与模拟得到的天然水文情势的差异,并借助变化幅度方法分析水文情势的变异程度,识别出水库径流管理的目标。另外,通过对比集雨面积接近,调节能力和电站设计流量具有一定的差异的赋石、老石坎两个水库,以及水库下游一定距离的横塘村水文站实际与模拟天然情景水文情势的差异,深入探讨水库径流调节对流域水文情势的影响方式、程度和范围。结果表明,西苕溪流域径流调节对水文情势影响最大的几方面包括枯水季节月流量,年最大短历时流量,高、低流量脉冲的频率和历时,水文状况变化速率及频率,这些水文情势的改变将会以不同方式对研究区河流生境形成影响。另一方面,调节和发电能力较大的赋石水库对水文情势的影响程度高于集雨面积与其接近的老石坎水库,而两个水库站点水文情势的改变程度明显大于下游的横塘村水文站,水库径流调节对纵向水文连续性的影响具有一定的范围。与传统采用水库建设前后水文序列进行水文情势的对比分析相比,利用水文模型模拟天然径流过程,进行实际与天然水文情势的对比,能够在一定程度上克服气候变化、土地利用/覆被变化、水文站点资料的代表性以及水文序列长度等方面的限制。采用水文模型,对流域的水文过程进行模拟分析,获得不同情景下的水文情势,可为兼顾河流生态需求的水库运行调度提供有力的参考依据。(3)研究区水利工程对河流—洪泛滩区连续性的影响。将水文模型HSPF与水力学模型 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System)相结合,采用特定洪水淹没范围及水深、不同连续性类型面积以及洪泛滩区发育系数等指标,对比分析现状、仅有堤防、仅有水库以及天然等不同情景下河流—洪泛滩区连续性情况,探讨了水库径流调节、堤防工程对河流—洪泛滩区系统连续性的综合影响。结果表明,研究区水库径流调节降低了洪水流量,堤防工程则削弱了河流和洪泛滩区之间的联系,二者以不同方式共同影响着河流—洪泛滩区系统的连续性,水库径流调节的影响程度小于堤防工程。水库与堤防大大减少了与河流进行物质、能量及信息交流的洪泛滩区面积,对河流生态系统的结构和功能造成破坏。