河湖生态多样性修复与保护研究

6.2.4.1　流域水文变异及其生态环境效应

水文情势是河湖湿地生态系统重要的驱动因子之一，在维系生态过程的物质、能量、信息流通及维护水生态系统结构与功能等方面具有不可替代的关键作用。在全球气候变化背景下，水文极端事件频次、历时、量级等变化显著；高强度人类活动影响下，梯级水电开发、跨流域连环调水等复杂水利工程群对河湖水文情势影响日益增强。总体来看，变化环境下流域水文循环系统扰动加剧、水文变异不确定性显著增加，需加强气候变化及人类活动复合干扰下河湖水文情势响应机制及演变规律研究。从流域系统性着眼，科学评估变化环境下河湖水文情势演变特征，解析干支流、江湖水系水文变异耦合响应规律与机理，阐明多要素驱动、多因子胁迫的水文协同/拮抗效应机制并定量评价水文变异响应度，精准预测河湖水文情势未来演变趋势。

流域水文变异可诱发河湖水热、水沙、水盐失衡，干扰河湖水环境化学过程并扰乱河湖生态系统生源物质循环，破坏河湖水系之间的功能性连通以及河湖水体的横向连通性，进而导致生境破碎化、生态系统空间结构受损，同时，水文节律-生命节律异步性可导致生物生命史过程受阻，水文变异伴生流态、水质等栖息地生境因子变化，干扰生物生存繁殖。河湖水文情势变化的生态环境效应复杂而深远，通过借鉴、引植、集成创新河湖生态水文学理论与方法体系，进一步拓展深化此方面的研究。从生态系统完整性着手，全面认知流域水文变异影响下河湖生态系统非生物/生物因子协同演化规律与机理，归纳总结并演绎推理水文变异的生态环境响应模式，研发基于单一/多个指标阶梯层次及胁迫-状态-响应框架的水文变异生态环境效应定量评估技术方法体系。

6.2.4.2　河湖系统生态健康评估与诊断

流域气候变化耦合人类活动影响引发水资源危机、水环境污染和水生态退化问题，威胁河湖系统生态健康，亟须开展科学评估。基于长江流域系统性和生态系统整体性，通过融合创新完善河湖系统健康评价理论与方法。统筹河湖系统自然生态功能及社会服务功能，辩证提出河湖系统生态健康准则，构建涵盖不同类别生态系统生境完整性、生物多样性、服务多元性的生态健康评估指标体系，研发基于生态区划的可变空间尺度河湖系统生态健康评估方法。

变化环境进程中河湖系统生态结构稳定性及服务功能完备性受到干扰，准确辨识河湖系统生态健康演化规律、探溯各类别生态系统健康胁迫关键因子是流域系统治理、分类施策的先决条件。开展不同历史典型时期、不同气候条件、不同人类活动干扰强度下的河湖系统生态健康诊断，研究不同类型及空间尺度生态系统健康演变特征及规律，剖析各类型及各层次生态系统之间健康程度的互馈耦合关系与相互作用机理，阐明河湖系统生态健康演化驱动机制，从不同时空尺度辨识河湖系统生态健康胁迫关键因子，并厘清各因子对生态系统结构与功能的效应机制及各因子间的替代补偿作用。

6.2.4.3　河湖生态环境需水(https://www.xing528.com)

保障河湖生态环境需水是修复受损河湖生态系统、维护河湖系统生态结构与功能的有效和必要条件。天然水文情势的生态环境功能尚未全面认清，流域变化环境大背景下水文变异耦合生态廊道阻隔、水环境恶化等增加了水文-生态响应关系研究的难度和复杂性。在流域水文变异及其生态环境效应研究基础上，充分发挥学科交叉优势，利用大系统仿真模拟、情境分析与模式反演等构建河湖系统水文-生态响应模式，揭示水文情势的环境效应和生态功能，阐明各水文要素的单一与组合生态环境作用，明确不同类型与空间尺度生态系统在不同时间尺度下的水文耐受范围，为河湖生态环境需水评估提供理论基础。

目前国内外在河湖生态环境需水评估方法方面已取得了长足发展，但尚缺乏一种学界与行业公认的、行之有效的评估方法。这为长江流域河湖生态环境需水评估带来了严峻挑战，但同时也提供了推陈出新、在融合集成基础上原始创新的良好机遇，可力争提出一套大流域普遍适用的河湖生态环境需水评估方法体系和技术标准。在水生态环境功能区划基础上因地制宜研发各类型河湖系统生态环境需水评估技术与方法，侧重鱼类“三场”、滨岸带、季节性湿地等关键敏感栖息地修复，融合各子系统间物质、能量、信息交换与传递过程，从流域大系统角度综合平衡，形成不同时间尺度下分区/流域耦合嵌套的河湖生态环境需水过程空间规划体系，提出明确的河湖生态保护红线和水资源利用上线，为长江流域生态多样性保护提供有力抓手。

6.2.4.4　河湖健康一体化生态水文情势调控

需从全流域尺度开展河湖系统生态健康一体化调控研究，提出流域特色鲜明的河湖系统生态健康管控理论与方法，其中生态水文情势调控是维护河湖健康的有效途径之一。生态水文情势的时空异质性特征鲜明，有利于维系河湖系统生境异质性与生境多样性，从而有利于保育生态多样性。一体化调控重在强调流域河湖生态系统整体性以及水利工程群效用综合性，既要达到各类型及尺度生态系统健康协调、河湖生态系统结构与功能完好，又要实现流域大系统水利工程群经济与环保效益最优，以支撑长江经济带高质量绿色发展。

河湖系统生态健康评估可为胁迫源靶向定位以实施精准调控提供依据，在河湖健康诊断基础上结合生态需水研究成果明晰生态水文情势过程，科学运用系统整体观研究河湖生态水文情势保障方法，研发流域水利工程群多主体、多目标、多尺度生态环境需水保障调控技术，力求损益空间均衡、效用全局最优，形成河湖健康一体化调控的整体预案和行动方案。