水利水电工程在能源、防洪、农业灌溉和航道运输等方面发挥了巨大的作用,同时对河流生物栖息地产生了长期性、累积性和潜在性的影响。特别是位于梯级水电开发前中段的引水型水电站,极大地改变了河段的天然水文情势,在闸址与厂房之间形成的减(脱)水河段,对河流栖息地产生了一系列的伴随效应和阻隔效应。作为重要栖息地之一的鱼类产卵场,受水文情势变动和河流连通性降低等多方面的影响,呈现出迁移、破碎化甚至消失的现象。因此,如何科学地制定生态流量下泄方案满足鱼类产卵水文过程需求是当前生态流量研究的热点。然而,缺乏鱼种繁殖习性与水文水动力学条件动态响应关系研究,成为制约科学性制定生态流量下泄方案的重要原因之一。本研究以锦屏大河湾减水河段为研究对象,采用原位观测、统计分析和数值模拟等手段,研究鱼类产卵行为、环境因子适宜度曲线和产卵场生境恢复的生态水文过程表征指标,在此基础上提出了鱼类产卵的生态流量确定技术方法。主要内容如下:(1)构建了坝下鱼类产卵生态流量过程线技术框架。基于鱼类产卵与水文过程关键指标之间响应关系缺乏系统研究的现状,本章结合前人研究成果,详细分析了鱼类产卵不同阶段的水文过程需求,在此基础上,提出了坝下鱼类产卵生态流量过程线的概念,构建了“过程线”的理论与技术体系框架。(2)建立了面向鱼类产卵的河流健康评价研究。基于筑坝建库对鱼类产卵行为及产卵场生境的综合作用机制研究,建立了评估坝下鱼类产卵的健康指标体系。首先,从水文情势、水动力条件、水质、河流地形地貌和水生生物(鱼类饵料)五个方面,分析了筑坝建库对鱼类产卵行为和产卵场生境造成的直接、间接和累积影响等多重影响机制;其次,构建了面向鱼类产卵的河流健康评价指标体系,分为6大类共21项指标并确定了各个参数的评价标准和定性或定量评价方法;再次,采用上述指标体系对锦屏大河湾减水河段的圆口铜鱼和裂腹鱼产卵生境开展了评价。评价结果认为恢复水文过程是改善鱼类产卵生境的重要手段之一。(3)针对锦屏大河湾下泄流量存在的现实问题,基于IFIM法原理,筛选出锦屏大河湾目标保护鱼类——圆口铜鱼和裂腹鱼类。通过模拟筛选出目标鱼类繁殖期代表性水文过程,开展目标鱼类产卵的环境因子(水温、流速、水深和底质)适宜度曲线研究,进而利用River2D计算得出锦屏大河湾圆口铜鱼和裂腹鱼类产卵的适宜生态流量峰值(圆口铜鱼为1220 m3/s,裂腹鱼类为432 m3/s),为后续的生态流量过程线研究提供支持。针对山区河流鱼类产卵保护生态流量研究需求和河流地形调查困难的现实矛盾,基于R2CROSS法,调整相关参数为水位上涨率、流速和相对湿周百分比,进行了参数标准修订,并应用于锦屏大河湾圆口铜鱼产卵期生态流量峰值阈值底限研究(298m3/s),利用传统水文学方法Tennant法和River2D数值模拟对生态流量结果进行验证。(4)开展了鱼类产卵生态流量过程线技术研究,构建了鱼类产卵生态水文指标集。基于不同繁殖种类鱼类的生态流量需求,开展了鱼类产卵保护的生态流量过程线研究,提出了“过程线”研究的原则和流程,改进了鱼类产卵保护水文指标集。“过程线”形成技术的步骤主要包括:1)目标鱼类筛选,2)目标鱼类产卵适宜性条件研究,3)产卵生态水文指标集参数确定,4)单目标生态流量过程线的绘制,5)多目标生态流量过程线的拟合。其中,鱼类产卵生态水文指标集的指标主要包括:流量脉冲\峰值流量、峰值持续天数、涨水初始日期、涨水发生的日内时间、流量脉冲发生次数、日流量上涨率、涨水持续天数、流量脉冲过程持续天数、流量脉冲结束流量和流量脉冲结束流量持续天数,共10项指标,并结合鱼类繁殖生态学,给出了各指标的生态学意义和确定方法。(5)研究确定了锦屏大河湾圆口铜鱼和裂腹鱼类的生态水文指标集参数,设定了面向鱼类产卵的生态流量过程;在此基础上,提出了鱼类产卵生境修复的主要方向和措施,包括:1)合理调节水温,保证鱼类性腺成熟和产卵时间;2)确定合理的生态流量的下泄时间和生态流量过程的结束流量值及其持续天数,保证漂流性卵的所需的流速和漂程;3)加大潜在鱼类产卵场的保护和人为改造力度。