以底栖动物为指示的溪流生态对拆坝时空响应及评估研究

As an essential part of hydraulic engineering construction and management, dam removal is also likely to be an effective river restoration techniques. But, ecological impacts of river for dam removal is not clear and there is still no an effective quantitative assessment tool. With combination of on-site monitoring, laboratory analysis and mathematical models, this proposal focuses on the impact characteristics for dam removal on river ecology using benthic macroinvertebrates as an indicator. The impact of dam removal on river habitat and benthic fauna will be studied, and the pressure - response relationship will be identified to perform an impact assessment. This application is intended to assess four aspects to predict the ecological impacts of dam removal on the river:（1）Impact assessment of flow rate and water qaulity of dam removal, (2) river habitat change analysis and identification after dam removal, (3) river health assessment after dam removal using benthic macroinvertebrates as the main indicators, (4)a multi-objective decision model for dam removal.

拆坝作为水利水电工程建设管理工作中并不可少的环节，在解决工程问题的同时也很有可能成为一种有效的河流生态修复技术，针对拆坝的河流生态影响不明确且定量评估手段欠缺的问题，本申请将综合采用现场监测、实验室分析和河流水沙数学模型等手段，围绕河流生态保护和水利水电工程建设的平衡需求，针对拆坝对河流生态的影响特征，以底栖大型无脊椎动物为指示生物，综合水沙、水质、栖息地及底栖动物群落参数等指标，结合河流健康评价的理论和方法，研究河流生态系统对拆坝的压力-响应关系，定量识别影响程度、范围和时间，并构建多目标决策方法为拆坝提供决策依据。拟从四个方面开展研究：（1）拆坝河流水沙及水质条件对底栖动物影响研究，（2）拆坝河流的生物栖息地变化特征分析与识别研究，（3）以底栖大型无脊椎动物为指示生物的河流健康评价，以及（4）拆坝的多目标决策模型方法研究。

拆坝作为水利水电工程全生命周期管理工作中不可缺少的环节，在解决工程问题的同时也很有可能成为一种有效的河流生态修复技术。本项目针对拆坝的河流生态影响不明确且定量评估手段欠缺的问题，综合采用现场监测、实验室分析和数学模型等手段，选取辽河流域典型拆坝河段，综合水文、水质、栖息地及底栖动物群落参数等指标，研究河流生态系统对拆坝的压力-响应关系，定量识别影响程度、范围和时间，并构建多目标决策方法为拆坝提供决策依据。.项目主要研究内容和成果包括：（1）总结了我国和美国大坝退役的现状及原因，为开展大坝退役前后的水生态系统变化研究奠定了基础；（2）开展典型拆坝河段的监测，发现拆坝对河流水质有一定改善效果，对河流水生生物（底栖动物、藻类、浮游动物）多样性影响程度不一，藻类响应相对较快，底栖动物在短期内未发生明显变化；（3）识别了大型底栖动物空间分布与大坝和河流异质性的响应关系，不同生境类型中底栖动物指标存在差异性，底栖动物存在空间自相关性和一定的扩散效应，物种扩散受到微生境异质性的影响；（4）建立了基于底栖动物B-IBI生物完整性指数和BMWP指数的河流生态健康评价方法，对辽河流域典型筑坝河段的生态健康水平进行了评价；（5）首次选取底栖动物热水四节蜉为目标物种，建立了大坝退役前后栖息地适宜性指数数学模型，定量模拟底栖生物对水库退役的响应特征，识别了拆坝前后河流生态流量的适宜阈值；（6）综合考虑水文、水环境、生物多样性、河流形态结构和社会服务功能等因素，首次建立了拆坝前后水生态系统评价指标体系，构建了基于蒙特卡洛法的评价方法，定量化表征拆坝前后河流生态环境的变化。.项目共发表和接受期刊论文16篇、会议论文3篇，其中SCI论文11篇、EI论文6篇，投稿1篇；申报实用新型专利5项，培养学生5名，培育国家自然基金项目2项。项目研究成果预期可为国内水利工程生命周期管理、水库退役（拆坝）、生态流量保障等工作提供技术支撑。