内陆河流水电梯级开发的生境响应关系研究

The eco-environment problem caused by hydropower development is one of the main factors that restrain the development of water conservancy in China. The common issue that policy makers and scientific researchers concerned is how to achieve harmony between biodiversity conservation and hydropower construction. Aiming at the HeiHe River basin, which is the second inland river basin in China, this project will research on the impact of hydropower development on river habitat and macroinvertebrates. Through data collecting, field observing and monitoring, the velocity, water temperature, water quality, river-bottom sediment and macroinvertebrates in reservoir and typical river section will be investigated. It is under the guidance of hydrodynamics, ecology, and environment statistical and adopts multidisciplinary technical methods to research and analyze the effect on physicochemical properties of water and evolution law of river sediment, aiming at understanding the mechanism of influence of hydrological processes change on river habitat. What' more, the project also studies the relationship between river habitat factors and community structure of macroinvertebrates, then sets up habitat suitability index model, and researches the impact of hydroelectric project on macroinvertebrates habitat in quantitative, to reveal the influence mechanism of cascaded hydropower development for river habitat on Heihe river, which will pave the way for the theoretical foundation of the biodiversity maintenance and improve water resources utilization in inland River.

水电开发引起的生态环境问题已成为制约我国水利事业发展的瓶颈，如何实现水电开发和河流生物多样性保护是大家共同关注的焦点。本项目针对我国内陆河流（黑河）水电开发对河流生境和生物的影响展开研究，通过对河流水温水质、河床底质与大型底栖动物的野外调查，结合生态学、水文学、水力学和环境统计学等方面的知识，分析水电梯级开发对河流水体理化特性与河床底质的演变规律，明确河流生境因子与大型底栖动物群落结构的相互关系，建立大型底栖动物栖息地适宜度模型，定量分析大型底栖动物对生境变化的响应关系，揭示内陆河流水电梯级开发对河流生境的影响机制，为区域水资源水环境管理和维护生物多样性提供理论依据。

本项目针对我国典型内陆河（黑河）水电梯级开发对河流生境和生物的影响展开研究，通过对河流水温水质、河床底质与大型底栖动物的野外调查，研究了水电梯级开发对河流水体理化特性与河床底质的演变规律，确定了底栖动物群落结构特征与环境因子之间的关系，构建了黑河流域大型底栖动物栖息地适宜度模型，计算了不同生境大型底栖动物的栖息地适宜度。结果表明，黑河水电梯级开发导致库区泥沙粒径较自然河段明显减小，在库区不同沉积高度上表现出分层沉积特征；坝下游河段因遭受强烈冲刷，较自然河段泥沙粒径粗化显著，水库回水区受水库壅水及下泄清水的双重制约，泥沙粒度参数介于自然河段和大坝下游河段之间。黑河流域水质类别以Ⅱ类和Ⅲ类为主，并具有一定的时空分异性。时间上水体污染程度表现为枯水期>平水期>丰水期，空间上表现为上游支流区>上游干流区>中游。根据土地利用类型分析表明，NH3-N、BOD5和CODMn是该流域的典型污染物，其中上游牧区的污染源主要来自于有机物，其次是营养盐；上游梯级水库建设区水体主要受到机物和营养物的蓄积污染，自然因素的影响相对较弱；中游农业和城镇区主要是生物化学污染，其次为非点源营养盐污染。黑河流域河流生境相对复杂，为底栖动物提供了丰富的栖息空间，物种较多，共有43种。种类组成上以节肢动物占优势，其中大蚊、豆娘幼虫、水蜘蛛、耳萝卜螺、琥珀螺、白旋螺为该研究区域现阶段的优势物种。RDA分析表明，BOD5、WT、EC、DO、TDS及盐度是影响底栖动物群落结构的主要环境因子。黑河流域的重要指示物种水蜘蛛偏好卵石质河床，其最适溶解氧(DO)浓度范围为7.21～9.17 mg·L-1，最适水温(WT)范围为17.25～22.10 ℃。黑河中上游的栖息地适宜度指数(HSI)上游支流为0.66、上游干流0.63、中游0.81。黑河上游支流和干流对于大型底栖动物来说处于适宜状态，中游处于最适宜状态。