我国的闸坝数量居世界首位,闸坝在抵御洪旱灾害、保障供水、发电及航运等方面发挥了重要的综合作用,产生了巨大的经济效益。然而,数量众多的闸坝影响了河流的纵向连通性,改变了天然水文节律,引发了河流水生态系统退化问题。如何科学确定闸控河流生态流量是解决这一问题的重要手段。生态流量制定涉及到河流生态用水的科学量化,准确评估维持水生态系统健康的流量需求是核心难点,构建水文生态响应关系是解决这一难点的关键突破口。本文以典型闸控河流沙颍河为研究对象,通过建闸前后水文情势变化及其影响要素的分析,识别了近自然水文节律的主要扰动因子,从水生态系统物种群落结构和功能出发,以底栖动物为敏感指示物种,构建了底栖动物定量化的水文生态响应关系,并确定了水文阈值范围,提出了一种闸坝重干扰河段的生态流量定制方法。论文主要研究内容包括:(1)基于长序列的水文监测数据,系统分析了闸控河流的水文变异特征,明晰了主要的水文扰动指标基于研究区的DEM、河道地形、降雨等数据资料,构建了WEP-L分布式水文模型,还原了河流建闸前的流量数据,解决了水文变动评估中缺乏自然监测流量数据的难题。结合现状收集的建闸后典型断面的流量数据,首先评估了建闸前后的流量周期变化特征,发现建闸后典型断面的流量周期呈延长趋势;其次对比了建闸前后流量的年内、年际变化特征,发现闸坝加重了河流流量变化的离散程度,增加了断流风险;最后,基于IHA方法和修正的RVA方法,从月均变动、极值大小、极值时间、脉冲频率、变化频率这五个方面定量评估了建闸前后水文情势的变动状况。结果表明,闸控导致干流典型断面的流量要素均产生了高度扰动,其中,1日最小流量、3日最大流量、逆转次数、7日最小流量和0流量天数为干流近自然水文情势的主要水文扰动指标。(2)从水生态系统结构功能出发,系统分析了闸控河流底栖动物的生态系统状况,识别了影响底栖动物结构功能的关键水文因子利用2010～2018年长序列的底栖动物采样和调查数据,在系统分析研究区底栖动物群落结构变化特征的基础上,结合表征底栖动物群落变动的三个核心生态属性:功能摄食类群FFGs、生活栖息类群HTGs和多样性,采用排序分析和Network方法,辨识出与底栖动物群落生态属性相关度最高的水文因子:月均流量monmean、0流量天数zerodays、1日最大流量1daymax、连续90日最大流量90daymax、连续30日最小流量30daymin。其中功能摄食类群主要受到1daymax的影响,生活栖息类群主要受到30daymin的影响,底栖动物的多样性主要受到monmean的影响。(3)构建了闸控河流底栖动物水文生态定量响应关系将底栖动物群落结构的核心指标和五个相关度最高的关键水文因子进行多项式拟合,制作拟合效果热点图发现,FFGs组分与1daymax,HTGs组分与30daymin,多样性和monmean拟合效果均呈现较显著特征。在上述分析基础上,同时构建了FFGs组分、HTGs组分、多样性和水文因子的定量响应关系,量化了各个组分具体的响应特征。分析表明,在FFGs组分中,随着1daymax的增加,受到基质扰动、食物供应和自身适应能力等限制,滤食者和撕食者占比呈现先降低后增加的变化,集食者占比呈现持续降低变化,而捕食者和刮食者呈现先增加后降低的变化趋势。在HTGs中,随着30daymin增加,受到自身形态结构调整、底质适应性和漂移特性等限制,黏附者占比呈现先降低后增加的变化趋势,营巢者占比呈持续降低趋势,攀爬者占比呈现短暂降低而后持续增加的变化,游泳者占比呈增加变化,而匍匐爬行者占比呈现先增大后降低的变化趋势。底栖动物多样性指数随着monmean的增加表现出先降低后增加的变化,其中30m/s的monmean是静水物种为主向动水物种为主转变的界限流量。(4)基于水文生态响应关系,提出了闸控重干扰河流的生态流量确定方法和保障技术在系统总结自然流态范式理论的基础上,基于底栖动物水文生态定量响应关系,结合闸控河流水文情势受到重度人为扰动的特点,从生态需求和人类社会需求的生态服务出发,提出了闸控重干扰河流的生态流量定制方法。以典型断面槐店闸为例,采用多目标优化方法,对河流提供的生态功能服务进行量化,结合槐店30年长序列建闸后的流量监测数据,制定了槐店闸利于发挥最大生态功能服务的生态流量调控方案。针对沙颍河生态流量管理和保障过程中的实际问题,基于适应性管理理论和水资源调控措施,构建了闸控河流的生态流量保障机制。