高坝水库不同调度方式对坝下河段底栖动物群落结构的影响研究

Macroinvertebrates are very important organisms in river ecosystem, linking with top and low consumers in food chains, and essential for maintaining normal functions of aquatic ecosystem. The succession in communities and changes in biodiversity have important implications for indicating status of aquatic ecosystem. Studying on the effects of hydropower projects on river ecosystems, and revealing relationships between succession of macroinvertebrate communities in river reaches below dams and various dam operations, can provide references for eco-scheduling plans and scientific basis for ruling ecological flows, having important social and economic benefits for maintaining good environments on the ground of rapid development of hydropowers. In our project, five typical hydropower dams with five different dam operation plans in Wujiang River will be selected, and the effects of dam operation plans on macroinvertebrate communities in river reaches below dams will be studied. From views of biological integrity, ecological flows and basic hydrological conditions will be explored.The outcomes of this project will help us to understand some environmental problems causing by dam construction, to provide basic data for river ecology in China, and also to give theoretical basis and technical support for ecological dam operations of hig-head dams.

底栖动物是河流生态系统的重要组成部分，是食物链的中间环节，对水生态系统的正常运转至关重要，其群落的演替规律和物种多样性的变化对水生态系统状态具有重要的指示意义。研究水电工程对河流生态系统的影响效应，揭示水库坝下河段底栖动物群落结构的演替规律和水库调度方式间的关系，可为水库的生态调度提供参考，并为生态流量标准的制定提供科学依据，这对在我国水电大开发的环境下保障生态优良的基础上进行水资源的优化配置具有重要的社会意义和经济效益。本项目拟在乌江选取5个典型高坝水电站，涵盖5种不同调度方式，以坝下河段作为研究河段，研究高坝水库不同调度方式对坝下河段底栖动物群落的影响效应，从生物完整性的角度探讨水库调度的生态流量和基本水文条件。本项目的研究成果将有助于我们深刻认识一些环境问题，并为我国河流生态学的发展提供基础性资料，为高坝的生态调度提供理论依据和技术支撑。

本项目通过历史数据以及现状数据，分析了高坝建设及调度对乌江下游两个重要水电站影响河段底栖动物群落结构的影响效应，探讨了不同时期底栖动物的群落结构特征以及随时间的演替趋势，并从底栖动物完整性的角度探讨了影响河段水生态状态的演替趋势，尝试利用了已有生物指数指示研究河段流量模式的变化趋势以及适宜性。.研究结果表明大坝蓄水前后底栖动物群落结构发生显著变化，不同时期群落结构间的差异明显。乌江原优势种球河螺和卵圆仿雕石螺较为适应坝下河段剧烈的日流量波动模式，对短暂的脱水现象较为耐受。蜉蝣目的似动蜉以及滤食者河蚬和纹石蛾对流量的日波动模式极不适应，活动能力强的甲壳类对水位的剧烈波动极为耐受，成为蓄水后的优势种群，在坝下河段极为常见。以上成果对进一步利用底栖动物种群的变动规律认识水工建设对河流生态系统的影响效应具有重要的应用价值。从底栖动物完整性指数的角度评估乌江下游水生态状况的结果来看，蓄水后前三年水生态状况相较蓄水前衰退较为缓慢，但随着银盘水电站的运行，由于梯级电站的叠加效应，相较蓄水后前三年，其水生态衰退较快。这表明该指数可用于梯级水电开发对河流水生态长期演变趋势的分析评估，具有重要的应用价值。基于长期观测资料分析发现乌江下游底栖动物科数呈增长趋势，蜉蝣目稚虫对生境的剧烈变动不适应，而软体动物觹螺科的一些种类较为适应，与此同时，生活史较短的机会主义物种在水库淹没区和坝下河段逐渐定殖下来。此外，研究发现PMA、BMWP和LIFE指数可有效地指示河流流量模式的变化，基于以上生物指数的变化趋势，可推导出坝下河段水生态状态随离坝距离的增加呈现逐步提高的趋势，这与SDC理论的预测基本一致。本研究首次利用生物指数评估河流流量模式的变化，对今后直接利用适宜的生物指数预测河流流量模式的变化具有重要的参考价值。