水能梯级开发是我国水能利用的最主要开发形式。水能梯级开发是指在河流或河段上布置一系列阶梯式水利枢纽的开发方式，主要目的是为了充分利用河流落差和渠化河道，最大限度地开发河流的水能资源。水能梯级开发在极大推动经济社会发展的同时，也对原有河流生态完整性形成破坏，成为流域生态安全保障的最主要限制因素。如何协调水资源开发利用与生态保护的关系，做到人与自然和谐共处，是水能梯级开发必须考虑的重大问题。

水资源特征

自然流域的水资源在时空尺度上具有循环性、相对规律性、状态不均一性及动态平衡性特征，以水为依托与纽带形成了流域丰富多彩且相对稳定的自然生态系统。由于水能梯级开发行为在自然生态系统的镶嵌过程，导致流域水资源特征也发生改变。

图  水能梯级开发对水资源的影响

（1）在流域空间尺度上导致自然水体连续性阻隔，其自然的相对规律性及动态平衡性被破坏，而在流域时间尺度上打破了天然河道的丰期、枯期分界，水资源状态的不均一性丧失，在年际、年内流量过程上均呈均匀化特征；

水能梯级开发对流域水文的影响过程

（2）在流域尺度上由于水量分配格局的变化，不仅相应的水流流速、水深发生改变，而且水域面积的改变影响蒸发、下渗作用，引起水资源循环性发生变化，进一步影响局地气候。

梯级开发行为通过对水资源特征的改变作用，进而影响流域水生、陆生生物的栖息环境，在空间尺度上将影响整个流域范围内的生态系统平衡性，在时间尺度上将影响流域生态系统的演替过程。

水环境特征

水能梯级开发行为的水环境特征主要体现在对水温、水质、泥沙等方面的作用。主要表现如下所述。

（1）水温：由于梯级水库的形成，梯级电站运行后完全改变了天然河道的水温年变化过程，春季、夏季电站下泄水温低于天然水温，秋季、冬季电站下泄水温高于天然水温，并具有时间累积效应，同时受梯级水库的影响，河道年内升温过程不同于天然河道，水温年变幅缩小，与天然水温相比，电站下泄水温年变化过程更趋于均化，并且越往下游梯级电站均化过程越明显，表现出梯级电站的空间累积效应。

水能梯级开发对水温的影响过程

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（2）水质：对于水质而言，由于下泄量被梯级电站反复利用开发及库体的形成，水体滞留时间增加、水体流速减缓，增加了无机物的沉淀，氮、磷等有机物的滞留时间加长，水中浮游生物滞留时间增加，因此各梯级电站建成后水体多出现富营养化特征，并且梯级电站的形成导致水体自净距离减小，进一步导致水质恶化。

水能梯级开发对水质的影响过程‍

（3）泥沙：对于泥沙来说，由于梯级坝的形成，上游流域内流失的泥沙冲入水库内淤积，大量泥沙淤积影响水库调节能力，水库投运后改变了天然河流的水沙条件，坝下游河道挟沙能力处于不饱和状态，致使河床在一定时期内发生沿程冲刷，引起边滩变化，对下游堤防和岸边建筑物产生不利影响。

水温、水质、泥沙等要素均是水环境系统稳定的重要生境因子，也是梯级水库影响的最重大的生境因子。例如，低水温影响坝下游一定距离内鱼类的产卵，推迟产卵期，对水生生物产生不利影响，而水质及泥沙含量的变化也将影响水生生物的栖息环境，进而从时空尺度上改变水环境生态系统的平衡。

水生态特征

流域生态系统是一个结构非常复杂的系统，在流域生态系统中，河流子系统和河岸子系统作为一个整体发挥着重要的生态功能，如栖息地、过滤与屏障、通道、源汇等。水能梯级开发对流域生态系统的干扰与驱动具体表现为以下两个方面。

（1）在空间上可使自然河道的弯曲程度、岸滩湿地等发生变化，同时也影响河道纵横断面形态，如纵横断面形状、比降、河宽、水深等相关生境要素，形成生境的破碎化及质量改变。

水能梯级开发对水生态的影响过程

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（2）水能梯级开发还可对水生生态系统的能量、物质（悬浮物、生源要素等）输送通量产生重要影响，导致其生态特征发生根本性改变，打破原有生态系统平衡状态。

总体而言，水能梯级开发对流域水生态具有重要的影响特征，其本质是造成流域生态系统结构和功能的变化，削弱河道范围内横向连通性和纵向连通性，流域生态体现出生境破碎化、斑块化特征，引发种群数量、物种数量、栖息地等的变化，进而使生态系统发生不可逆的改变。

本文摘编自李绍才、孙海龙、龙凤著《水能梯级开发生态影响评价》一书，题目为编者所加。另有《我国最主要的水能开发形式：水能梯级开发》《水能梯级开发模式》文摘在科学出版社微信发布，敬请关注：

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