小水电河流水文地貌-生态响应关系研究_于子铖.pdf

水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期Water Resources and Hydropower Engineering Vol.54 No.6于子铖,赵进勇,彭文启,等.小水电河流水文地貌-生态响应关系研究J.水利水电技术(中英文),2023,54(6):137-146.YU Zicheng,ZHAO Jinyong,PENG Wenqi,et al.Study on hydrogeomorphic features-ecological response of river with small hydropower plantsJ.Water Resources and Hydropower Engineering,2023,54(6):137-146.小水电河流水文地貌-生态响应关系研究于子铖1,2,3,赵进勇3,彭文启3,张 晶3,丁 洋3,付意成3(1.河北工程大学 河北省智慧水利重点实验室,河北 邯郸 056038;2.河北工程大学 水利水电学院,河北 邯郸 056038;3.中国水利水电科学研究院 水生态环境所,北京 100038)收稿日期:2022-12-11;修回日期:2023-03-05;录用日期:2023-03-06;网络出版日期:2023-04-23基金项目:中国水科院创新团队专项(WE0145B042021);国家自然科学基金(51509271)作者简介:于子铖(1993),男,讲师,博士,主要从事河湖生态保护与修复研究。E-mail:761014057 通信作者:赵进勇(1976),男,正高级工程师,博士,主要从事河流生态修复、生态水工学等方向研究。E-mail:zhaojyiwhr Editorial Department of Water Resources and Hydropower Engineering.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license.摘 要:【目的】小水电建设为我国带来社会经济效益的同时,部分流域无序开发、密集建设导致河流生境遭到破坏。为了明确水文地貌-生态响应关系,为科学进行小水电河流整改与生态修复提供指导,【方法】以大宁河巫溪段为研究区域,以实地调研数据为基础,结合有关分析工作,选取水深、流速、地貌单元类型及异质性指数为水文地貌指标,以底栖动物多样性指数为生态指标,利用冗余分析、拟合分析等数理统计方法,探讨分析了小水电河流的水文地貌-生态响应关系。【结果】结果显示:小水电密集开发影响了底栖动物的群落结构;水深、地貌单元多样性指数、流速为底栖动物多样性主要影响因子,贡献率分别为 73.7%、18.2%、2.5%,水文地貌指标与 Shannon 多样性、Simpson多样性指数的关系更为显著,拟合度均高于 0.4;滑水的底栖动物多样性较好,3 个多样性指数平均值可达 1.4,深潭的底栖动物多样性较差,仅为 0.82。【结论】结果表明:小水电开发改变了河流天然的水文地貌过程,明晰小水电河流水文地貌-生态的定量化响应关系,可推求关键过程的生态阈值区间,从而为受损河段的生态修复提供理论支撑。关键词:小水电;水文地貌;底栖动物;大宁河DOI:10.13928/ki.wrahe.2023.06.012开放科学(资源服务)标志码(OSID):中图分类号:TV11文献标志码:A文章编号:1000-0860(2023)06-0137-10Study on hydrogeomorphic features-ecological response of river with small hydropower plantsYU Zicheng1,2,3,ZHAO Jinyong3,PENG Wenqi3,ZHANG Jing3,DING Yang3,FU Yicheng3(1.Key Laboratory of Intelligent Water Resources of Hebei Province,Hebei University of Engineering,Handan 056038,Hebei,China;2.School of Water Conservancy and Hydroelectric Power,Hebei University of Engineering,Handan 056038,Hebei,China;3.Department of Water Ecology and Environment,China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China)Abstract:ObjectiveWhile small hydropower plants construction brings social and economic benefit to our country,habitat has been destroyed by unordered development and intensive construction in some basins.Clarifying the relationship between hydro-geomorphology and ecological response has important theoretical and practical significance for the scientific rectification and eco-logical restoration of river with small hydropower plants.MethodsIn this paper,water depth,velocity,geomorphic unit type 731于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期and heterogeneity index were selected as hydrogeomorphic indexes and zoobenthos diversity index as ecological indexes based on field survey data in the Wuxi section of Daning River.The hydrogeomorphic features-ecological response of river with small hydropower plants were explored and analyzed by using redundancy analysis,fitting analysis and other mathematical and statisti-cal method.ResultsThe result showed that the intensive development of small hydropower plants affected the community struc-ture of zoobenthos;water depth,diversity index of geomorphic units and velocity were the main influencing factors of zoobenthos diversity,the contribution rates were 73.7%,18.2%and 2.5%,respectively.The fit of Shannon diversity and Simpson diversity index with hydrogeomorphic indicators was better,and the fit was higher than 0.4.The zoobenthos diversity of run was better,the average of the three diversity indices is 1.4.And that of pool was worse,its only 0.82.ConclusionThe development of small hydropower plants changes the natural hydrogeomorphic process of rivers.By clarifying the quantified response relationship between hydrogeomorphic and ecological response of rivers with small hydropower plants,the ecological threshold interval of key processes can be deduced,thus providing theoretical support for the ecological restoration of damaged river reachesKeywords:small hydropower plants;hydrogeomorphology;zoobenthos;Daning River0 0 引引 言言 水电被认为是发电成本最低的技术之一1,小水电是相较于大、中型水电站而言的,广泛意义上是指装机量小且建设在小型河流上的水电站,我国2017 年发布的水利水电工程等级划分及洪水标准(SL 2522017)根据水电站的装机容量将小水电定义为 5 万 kW 以下的水电站。小型水电站由于“小”,一般认为其引起的水流改变程度较小,但在大规模开发的背景下,水流节律发生变异,改变物质的输送过程,改变了河段尺度上的生物群落结构,进一步影响流域尺度上生物地化循环过程2-3。在一条河流或一个小流域上建设多个小水电,其产生的累积效应已经对河流、流域尺度的生态系统产生了显著的影响4-5。因此,形成小水电河流水文地貌-生态关系的认知,对于揭示河流生态退化机制具有重要意义。近年来,国内外相关学者以小水电河流作为研究对象进行了相关研究,JUMANI 等6以印度西高止山脉的小水电河流为例,认为小水电的修建及运行显著改变了河流的平面形态、水化学特性,令其下游局部河段一年中约有 79 个月出现减脱水现象,从而改变了鱼类群落的组成并降低了其多样性。LINARES等7以巴西 Pandeiros 河为例,对比分析了小水电开发段与自然流动段底栖动物的群落结构,水文条件的变化令其生境类型发生改变,从而使底栖动物群落结构、功能发生演变。MUNASINGHE 等8以斯里兰卡Gurugoda Oya 流域为例,研究分析了大型底栖动物对小水电开发引起水流变化的空间响应,其研究表明小水电下游环境流量不足,挡水坝上下游底栖动物丰度存在显著差异。KIRAGA 等9认为小水电开发造成局部河段淤积和退化的过程使其水文水动力状况失衡,从而使生物栖息地受到影响。YU 等10以长江二级支流后溪河为研究区域,综合考虑目标鱼类繁殖期需求,分时期分阶段推求了小水电下游减脱水河段的生态流量。陈凯等11以小金河引水式梯级开发小水电为例,从水质环境、水文效应、生态效应 3 个方面建立了评价指标体系,分析了水电开发对河流生态环境的影响。王煌等12以山区小水电站减水河段为例,基于研究河段实测典型断面,结合河段指示鱼类、底栖动物的栖息环境要求,利用湿周法、生态水深-流速法推求相应生态流量。赵伟华等13以澜沧江支流景谷河电站下游减脱水河段为例,基于底栖动物栖息环境调查,利用栖息地模拟法,考虑不同水文情势下优势栖息地类型的变化,推求研究河段的生态流量。有研究者对小水电相关的文献进行分析发现,虽然小水电占现有水电站数量的 91%左右,但有关小水电的研究还不足 5%14,关于小水电河流水文地貌-生态响应关系的定量研究更为缺少。小水电开发降低了河流地貌的异质性15-16,河流地貌异质性是指河流地貌形态的差异性和复杂程度,河流地貌异质性决定了生物栖息地的多样性、有效性和总量。河流地貌具有明显的多尺度层次性质,地貌单元是水流和泥沙输送过程的物理表现形式,是河段的组成部分,在此尺度内能够反映河流生态系统的结构、功能和过程16-19。在地貌单元尺度,异质性表现在不同地貌单元类型及其空间组合形式,不同的地貌单元及其组合为生物提供了适宜的栖息地。底栖动物在水生生态系统中具有极其重要的生态学作用,其为淡水生态系统重要生态类群之一,既是区域生物群落的重要组成部分,又是健康生态系统的关键要素。底栖动物群落健康与否,在很大程度上反映整个系统的健康程度20。对于自然水文地貌遭到严重831于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期 图 1 研究区域概况Fig.1 Map of the study area破坏的河流,底栖动物常作为生态保护目标21-22。本文以长江一级支流大宁河上游巫溪段为研究区域,该区域地形起伏变化较大,小水电数量众多,以底栖动物为指示对象,研究分析了地貌单元尺度下,小水电开发对于水文地貌变化与底栖动物群落结构、功能变化之间的响应关系。1 1 研研究究区区概概况况 大宁河地处 10844E10959E,3014N3144N 之间,位于重庆市巫溪、巫山两县境内,全长为 162.0 km,流域面积为 4 181.0 km2。本研究区域为大宁河巫溪段干流(西溪河中梁水库下游大宁河出巫溪县境内段),全长 60.34 km。西溪河干流上有2 座梯级电站,分别为中梁一级电站(中型水电站)、中梁三级电站(小水电),其中中梁二级电站(小水电)未在干流上(其挡水坝在)。另外还有白马穴、关庙、崇溪沟等 3 座小水电,其挡水坝均未在干流上。大宁河干流上有 1 座梯子口电站(小水电),其挡水坝也未在干流上。为分析小水电梯级开发下水文地貌-生态响应关系,依据支流汇入、干流小水电空间布局等,将其分为中梁水库(中梁一级大坝)下游中梁一级电站、中梁一级电站中梁二级大坝、中梁二级大坝中梁三级大坝、中梁三级大坝中梁三级电站、中梁三级电站两河口(东溪河汇入口)、两河口后溪河汇入口、后溪河汇入口柏杨河汇入口、柏杨河汇入口大宁河出巫溪境内 8 个河段,分别用 R1R8 描述(见图 1),其中,R1R4 属于梯级开发直接影响河段,R5R8 属于较自然河段(流量全部下泄,干流已无挡水坝)。为定量研究水文地貌-生态响应关系,水文地貌表征指标选取水深(E),流速(V),地貌单元类型及异质性相关指数:地貌单元多样性指数(Hd)、地貌单元丰富度指数(R)、地貌单元密度指数(Dd)15,生态指标选取底栖动物多样性相关指数:Margalef 物种丰富度指数(D)、Shannon 多样性指数(H)、Simp-son 指数(Ds)20。1.1 生态数据调查 基于水电站的空间分布,依据生物多样性观测技术导则 淡水底栖大型无脊椎动物(HJ710.82014)等,对采样点进行布设,具体位置如图1 所示。2021 年 6 月(丰水期)、12 月(枯水期)先后利用索伯网(网口 0.3 m0.3 m)、D 形拖网(网口 0.3 m0.3 m)等工具分别对 27 个采样点进行了采集,样品筛选、分拣、保存参考生物多样性观测技术导则淡水底栖大型无脊椎动物(HJ710.82014),最后送到第三方检测公司进行鉴定。其中,D1-1D1-12 采样点位于 R1 河段,D2-1D2-2 采样点位于 R2 河段,D3-1D3-5 采样点位于 R3河段,D4-1D4-2 采样点位于 R4 河段,D5-1D5-3采样点位于 R5 河段,D6-1D6-2 采样点位于 R6 河段,D6-3 采样点位于 R8 河段。D1-1D1-12、D3-4、D3-5 等 14 个采样点采样面积均为 0.09 m2,对应具体的地貌单元类型,分别对应串联跌水、急滩、急滩、滑水、串联跌水、浅滩、急滩、深潭、浅滩、滑水、深潭、深潭、心滩、心滩。其余采样以断面为对象,在同一断面不同生境类型进行 3 次采样,采样面积均为 0.27 m2,地貌单元类型的概念、过程、结构参考Fryirs 和 Brierley 地貌单元分类体系15-18。串联跌水具备在陡峭、基岩封闭的环境中观察931于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期 图 2 不同点位丰枯水期多样性指数变化Fig.2 Variation of diversity index in different points during the period of abundant and dry water到的非常稳定的、粗粒的(或基岩)特征,水流在大石块上层层叠叠,形成一系列高约一个碎石直径的短台阶,并由范围小于一个渠道宽度的水流区域分隔;急滩是非常稳定、陡峭的序列,由不规则巨砾排列而成,水流状态比较急;滑水是由基岩或鹅卵石、砾石组成的均匀且相对无特征的岩层;深潭是纵剖面上交替分布的河道深部区域,一般表现为水深流速缓;浅滩是纵剖面上的地形高点,通常在弯曲冲积河道的拐点之间;边滩是位于河流一侧且与河岸相连的沉积物堆积体;心滩、江心洲是位于江河中间的卵砾石堆积体、沙洲15。1.2 水文地貌数据调查 利用大疆精灵 4 PRO 无人机、华测 i70 RTK(Re-al-time kinematic)、D390 测深仪、LS1260B 流速仪等仪器对研究河段丰枯水期地形地貌、水动力状况进行实地测量,测速、测深垂线、测量方法参考河流流量测验规范(501792015)。依据Fryirs 和 Brierley 地貌单元分类体系,识别不同水期地貌单元分布等。2 2 结结果果分分析析与与讨讨论论2.1 底栖动物群落结构分析 通过对各采样点采取样品的鉴定,27 个采样点 2 期共得到 5 门 6纲 12 目 33 科 56 种底栖动物。节肢动物门的底栖动物最多,可占总数的 91.07%,分为 2 纲 7 目 28 科。其中,双翅目(Diptera)摇蚊科(Chi-ronomidae)种 数 最 多,包 括 摇 蚊(Chironomus sp.)、隐 摇 蚊(Cryp-tochironomus sp.)、多足摇蚊(Poly-pedilum sp.)等 17 种,占总种数的30.36%。丰水期共检测到 4 门 5 纲11 目 23 科 37 种,枯水期共检测到2 门 3 纲 8 目 20 科 31 种,相同物种包括四节蜉(Baetis sp.)、春蜓(Gomphidae sp.)、溪泥甲(Elmidi-dae sp.)、环 足 摇 蚊(Cricotopus sp.)、摇蚊蛹(Chironomidae pupa)等 12 种。丰水期 27 个样点密度在3.703 333.33 ind./m2之间,生物量在 0.000 410.22 g/m2之间;枯水期 27 个 样 点 密 度 在 3.70 1 911.11 ind./m2之间,生物量在0.0028.70 g/m2之间。在丰水期,Margalef 物种丰富度指数(D)、Shan-non 多样性指数(H)、Simpson 多样性指数(Ds)均在D1-4、D1-6 点 取 得 最 大 值,分 别 为 1.95、2.30、0.88。Margalef 物种丰富度指数(D)在 D4-2 取得最小值,为 0.23;Shannon 多样性指数(H)在 D5-1 取得最小值,为 0.12;Simpson 多样性指数(Ds)在 D2-1取得最小值,为 0.12,具体如图 2 所示。自上游至下游,底栖动物多样性整体呈现下降的趋势。在枯水期,Margalef 物种丰富度指数(D)在 D3-2取得最大值,为 2.03,在 D6-1 取 得 最 小 值,为0.42;Shannon 多样性指数(H)、Simpson 多样性指数(Ds)均在 D1-3 取得最大值,分别为 2.00、0.84,在D5-1 取得最小值,为 0,具体如图 2 所示。以采样站点物种组成和相对丰度为指标,分别对丰水期和枯水期各采样点底栖动物群落采用 Bray-041于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期Curtis 距离法进行相似性聚类分析,127 对应 D1-1D6-3。丰水期可以分为 1(D1-1)19(D3-5)、20(D4-1)、21(D4-2)、2227(D5-1D6-3)四类,119 位于中梁水库下游中梁二级大坝下游,2227位于中梁三级电站下游(后续干流无挡水坝,流量全部下泄),如图 3 所示。枯水期底栖动物群落结构的聚类分析,发现梯级开发段(121)聚为一类,如图 4 所示,小水电的梯级开发对底栖动物群落的结构、组成、空间分布形成一定的影响。2.2 水文地貌指标分析 在已有工作基础上15,识别了丰、枯水期地貌单元类型及其组成。具体如图 5 所示。R1R4 河段整体变化较小,各地貌单元类型占比变化不超过 2.00%,R1 河段各类型占比变化的平均值为0.22%,R2R4 河段分别为0.67%、0.30%、0.36%;R5R8 相对变化较大,R6R8 河段边滩(心滩或江心洲)变化可达 10%,R5 河段各类型占比变化 的 平 均 值 为 3.54%,R6R8 河 段 分 别 为6.16%、5.66%、5.68%。在明确研究河段地貌单元空间分布、面积占比的基础上,通过现场调研测量得到采样点(断面,采样面积均为 0.27 m2)上下 200 m 的流速、水深、地貌单元丰富度指数、地貌单元密度指数、地貌单元多样性指数,具体信息如表 1 所列。2.3 小水电河流水文地貌-生态响应关系分析 以不同水期下水深(E)、流速(V)、地貌单元丰富度指数(R)、地貌单元密度指数(Dd)、地貌单元多样性指数(Hd)等指标表征水文地貌特征,以Margalef 物种丰富度指数(D)、Shannon 多样性指数(H)、Simpson 多样性指数(Ds)作为生物多样性指标,依据前述聚类分析结果以及研究区域的实际 图 3 丰水期底栖动物群落聚类分析Fig.3 Clustering analysis of benthic communities during the water abundance period图 4 枯水期底栖动物群落聚类分析Fig.4 Clustering analysis of benthic communities in the dry period141于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期表 1 其余采样点信息汇总Table 1 Summary information of the remaining sampling points采样点经纬度断面平均水深/m断面平均流速/ms-1地貌单元丰富度指数地貌单元密度指数地貌单元多样性指数丰水期枯水期丰水期枯水期丰水期枯水期丰水期枯水期丰水期枯水期D2-1(109.441 3,31.565 8)1.401.202.342.110.880.7535302.662.55D2-2(109.443 6,31.565 6)1.000.822.011.960.750.6340352.472.38D3-1(109.449 1,31.565 0)0.700.651.781.660.750.7515152.061.98D3-2(109.459 6,31.562 3)0.700.680.710.660.500.6330302.011.96D3-3(109.480 4,31.570 1)0.650.600.880.830.630.6320202.081.98D4-1(109.527 0,31.574 8)0.850.801.131.080.500.5025252.062.03D4-2(109.530 0,31.573 9)0.550.450.550.70 0.380.3820201.871.83D5-1(109.571 3,31.565 3)2.001.802.462.260.880.6330251.961.89D5-2(109.584 3,31.550 0)1.601.401.991.801.000.8850452.232.19D5-3(109.598 0,31.534 2)1.501.261.681.550.880.6335302.282.20D6-1(109.621 4,31.504 7)0.800.701.281.260.630.5025252.011.96D6-2(109.636 9,31.467 8)1.501.211.961.761.000.7540302.662.53D6-3(109.625 9,31.390 9)1.301.152.362.110.750.6330252.612.36图 5 R1R8 河段丰、枯水期地貌单元类型组成Fig.5 Composition of geomorphic unit types in R1R8 river sections during abundant and dry water periods状况,分为梯级开发河段(D2-1D4-2)、较为自然河段(D5-1D6-3),对应分析水文地貌-生态响应规律。结合 CANOCO5.0 软件,根据多样性数据(D、H、Ds)DCA 分析,第一排序轴长度为 1.2(3.0),因而采用线性模型中的冗余分析(RDA),得到了底栖动物多样性环境变量分布,如图 6 所示。结果显示,水深(E)、地貌单元多样性指数(Hd)、流速(V)为主要影响因子,贡献率分别为 73.7%、18.2%、2.5%,3 个影响因子与 3 个多样性指数均呈负相关。在上述基础上,依据一元二次多项式分别进行梯级开发河段、较为自然河段 E、Hd、V 与 D、H、Ds的拟合分析,用 R2表征拟合效果(大于 0.4 认为具有一定代表性)21。建立水深(E)与底栖动物多样性的响应关系,如图 7 所示。随着水深的增加,两河段的多样性指数均呈现先上升后下降的趋势,较为自然河段对应水深范围更大,河流上游长期受到小水电梯级开发的影响,水深相图 6 基于 RDA 分析底栖动物多样性-环境变量关系Fig.6 RDA-based analysis of benthic diversity-environmental variables relationship对较浅且全年水位整体变化不大,适合在较深水流生存的底栖动物已逐渐减少,响应曲线如表 2 所列。241于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期 图 7 水深-多样性关系Fig.7 Water depth-diversity relationship表 2 水文地貌-底栖动物多样性响应关系曲线Table 2 Hydrogeomorphic-benthic diversity response curves指 标河 段Margalef 物种丰富度指数响应曲线(D)及拟合度Shannon 多样性指数(H)响应曲线及拟合度Simpson 多样性指数响应曲线(Ds)及拟合度水深 E地貌单元多样性指数 Hd流速 V梯级开发y=-1.70 x2+2.45x+0.23R2=0.17 P0.05y=-3.82x2+6.78x-1.56R2=0.41 P0.05y=-1.96x2+3.53x-0.87R2=0.50 P0.05较为自然y=-0.35x2+1.20 x-0.19R2=0.14 P0.05y=-1.51x2+3.46x-1.02R2=0.41 P0.05y=-0.72x2+1.57x-0.34R2=0.43 P0.05y=-5.85x2+25.98x-27.28R2=0.46 P0.05y=-3.12x2+13.94x-14.79R2=0.60 P0.05y=-6.22x2+28.86x-32.35R2=0.59 P0.05y=-3.47x2+15.98x-17.81R2=0.61 P0.05y=-1.16x2+3.19x-0.56R2=0.46 P0.05y=-0.55x2+1.53x-0.27R2=0.50 P0.05y=-0.80 x2+2.27x-0.66R2=0.55 P0.05y=-0.44x2+1.17x-0.23R2=0.62 P串联跌水(1.93)浅滩(1.90)急滩(1.83)心滩(1.32)深潭(1.01),枯水期各单元排序为:滑水(1.72)串联跌水(1.66)急滩(1.65)浅滩(1.23)深潭(1.19)心滩(1.03),丰水期整体高于枯水期。全年(丰水期/2+枯水期/2)各单元多样性指数排序:滑水(1.96)串联跌水(1.79)急滩(1.74)浅滩(1.57)心滩(1.17)深潭(1.10)。就 Simpson 多样性指数(Ds)而言,丰水期各单元排序为:滑水(0.87)串联跌水(0.806)浅 滩(0.805)急滩(0.80)心滩(0.70)深潭(0.54),枯水期各单元排序为:滑水(0.78)急滩(0.76)串联跌水(0.74)深潭(0.61)浅滩(0.55)心滩(0.48),丰水期整体高于枯水期。全年(丰水期/2+枯水期/2)各单元多样性指数排序:滑水(0.82)急滩(0.78)串联跌水(0.77)浅滩(0.68)心滩(0.59)深潭(0.58)。就 Margalef 物种丰富度指数(D)而言,丰水期各单元排序为:滑水(1.71)浅滩(1.47)串联跌水(1.465)急滩(1.34)心滩(0.79)深潭(0.56),枯水期各单元排序为:串联跌水(1.24)浅滩(1.17)心滩(1.13)滑水(1.12)急滩(1.10)深潭(0.95),丰水期整体高于枯水期。全年(丰水期/2+枯水期/2)各单元多样性指数排序:滑水(1.41)串联跌水(1.35)浅滩(1.32)急滩(1.22)心滩(0.96)深潭(0.76)。整体上,滑水、急滩、串联跌水单元中底栖动物多样性较好,心滩、深潭单元较差。以上述三指数的平均值为依据,滑水(1.40)串联跌水(1.30)急滩(1.25)浅滩(1.19)心滩(0.91)深潭(0.82)。就时间尺度而言,相同地貌单元类型其丰水期底栖动物多样性好于枯水期,这与前人的研究有所出入23-24,结合研究区域特点与现场调研可知,由于小水电的“蓄丰补枯”,相比自然或人为影响较小河流,水文地貌因子变化较小,底栖动物群落结构未发生较大演变,故而底栖动物多样性随着丰水期水深流速多样性变化有所增长。就地貌单元类型而言,无论是丰水期还是枯水期,串联跌水、滑水、急滩等底质粒径较粗的地貌单元明显好于粒径较细的深潭,粒径较粗的地貌单元其底质间孔隙度大、稳定性好、河床结构往往可以附生更多的藻类25-26,生境异质性更高。就空间尺度而言,研究区域上游虽为梯级开发河段,但底栖动物多样性整体上明显好于下游,结合现场调研,上游底质平均粒径大于下游。3 3 结结 论论 (1)小水电密集、无序开发改441于子铖,等/小水电河流水文地貌-生态响应关系研究水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期变了河流原有的水文地貌过程,对底栖动物群落的结构、组成、空间分布形成一定影响。(2)水文地貌指标与 Shannon 多样性、Simpson 多样性指数的关系更为显著,水深、地貌单元多样性指数、流速为底栖动物多样性的主要影响因子,贡献率分别为 73.7%、18.2%、2.5%,三者与底栖动物多样性指数均呈负相关。基于确定的响应关系曲线,发现随着水深、地貌单元多样性指数、流速的增加,梯级开发、较为自然河段的多样性指数均呈现先上升后下降的趋势。(3)时间尺度上,该区域丰水期底栖动物多样性好于枯水期;空间尺度上,上游好于下游;就地貌单元类型而言,串联跌水、滑水、急滩等底质粒径较粗的地貌单元明显好于粒径较细的深潭。(4)明确水文地貌-生态响应关系,考虑生态需求,可以有针对性地对受损河流进行恢复与保护。由于基础数据与采样条件限制,本文从两个水期、多个河段进行水文地貌-生态响应关系的研究。但考虑到小水电群的时空差异性,为更好地研究小水电群的累积生态影响机制,下一步将继续对本河流历史(亦即河流水电开发之前)的河流地貌和底栖动物演变情况开展详查,进一步开展长时间、多尺度的定量水文地貌生态响应关系研究。参考文献(References):1 KISHORE T S,PATRO E R,HARISH V,et al.A comprehensive study on the recent progress and trends in development of small hydro-power projectsJ.Energies,2021,14(10):2882.2 NILSSON C,REIDY C A,DYNESIUS M,et al.Fragmentation and flow regulation of the worlds large river systemsJ.Science,2005,308(5720):405-408.3 GUILLERA-ARROITA G,LAHOZ-MONFORT J J,ELITH J,et al.Is my species distribution model fit for purpose?Matching data and models to applicationsJ.Global Ecology and Biogeography,2015,24(3):276-292.4 JANUCHOWSKI-HARTLEY S R,MCINTYRE P B,DIEBEL M,et al.Restoring aquatic ecosystem connectivity requires expanding in-ventories of both dams and road crossingsJ.Frontiers in Ecology and the Environment,2013,11(4):211-217.5 KIBLER K M,TULLOS D D.Cumulative biophysical impact of small and large hydropower development in Nu River,ChinaJ.Water Resources Research,2013,49(6):3104-3118.6 JUMANI S,RAO S,KELKAR N,et al.Fish community responses to stream flow alterations and habitat modifications by small hydropower projects in the Western Ghats biodiversity hotspot,IndiaJ.Aquatic Conservation:Marine and Freshwater Ecosystems,2018,28(4):979-993.7 LINARES M S,ASSIS W,DE CASTRO SOLAR R R,et al.Small hydropower dam alters the taxonomic composition of benthic macroin-vertebrate assemblages in a neotropical riverJ.River Research and Applica