水库作为水资源合理配置的关键工程,其调度方式与流域社会、经济、生态环境可持续发展息息相关。水库在发挥其巨大经济效益的同时也引发了下游河段生态缺水,电站厂房低温水下泄等生态问题,水生生物尤其是鱼类的生存环境遭受了不同程度的危害。充分发挥水库的综合效益,恢复河流适宜生境是目前水库运行管理的发展方向。赣江是长江流域八大支流之一,水资源丰富,水能蕴藏量大,现已建成万安水利枢纽、石虎塘航电枢纽及峡江水利枢纽。2012年,经农业部批准,赣江峡江江段被选定为四大家鱼国家级水产种质资源保护区。本文研究了考虑生态需水及水温因素的梯级水库生态调度,以期能够缓解水利建设对四大家鱼资源带来的负面影响,并实现赣江社会经济发展与水生态保护的双赢。本文的主要研究工作和成果如下：(1)以赣江大型水利工程对河流天然水文情势的影响为切入点,应用M-K趋势检验、M-K突变检验及水文变化指标法(IHA)等多种方法,分析了赣江中游河段流量特征及变化趋势。从计算结果看,1957-2013年赣江中游流量变化趋势较平稳,年均流量呈增加趋势,但赣江鱼类产卵期(4-7月)流量呈下降趋势,且80年代后期产卵期流量变化趋势明显减弱,从一定程度上证实水利工程建设对赣江鱼类资源的影响；人为干扰前后IHA指标中涨落次数、降幅率发生高度改变,整体改变度为27.6%,说明人类活动己使水文情势偏离天然情况,对河流生态系统造成一定危害。(2)在充分调查家鱼各生命周期习性的基础上,通过数理统计方法建立水力学指标体系与生态指标的动态响应关系,提出了基于鱼类适宜水力学指标的河道生态流量定值方法。经研究发现对赣江流域四大家鱼产量影响最大的水力学指标分别为越冬期的流速指标(对产量起负影响)、产卵期的水位指标(正影响)及肥育期的湿周指标(正影响)。并通过对水力学指标进行设置模拟河流的自然节律,推求生态流量过程。经计算,越冬期保证鱼类感应流速,维持生态流量336m3/s；产卵期维持流量1070m3/s以上,以保证漂流性鱼卵在水体中足够的漂距,在5、6月通过人工放流分别创造一次大于10d的持续涨水过程,涨水水位2-3m,以模拟天然径流过程中流量脉冲；肥育期为保证亲鱼产卵后获得充分的饵料及幼鱼摄入足够营养物质,满足鱼类适宜湿周,其对应生态流量为625m3/s。(3)对于底层取水的水库,水库分层造成的低温水下泄对下游河道生态造成影响。针对此问题,提出生态适宜库水位概念。即通过降低特定时段水库运行水位的方法,提高太阳辐射和风力等对底层水体的扰动,并增大上游河道天然来水对库区底部水体的掺混强度,最终使得电站取水口处水体温度变化过程接近天然河道,缓解低温水下泄对鱼类产卵造成的不利影响。为确定峡江水利枢纽生态适宜库水位,在保持其他干扰项不变的情况下,对五种坝前水位情境进行试算。根据模型计算结果,当坝前水位44.5m时,取水口处水温升至鱼类产卵适宜水温所需历时仅滞后于天然河道2d,水温沿水流方向均基本保持稳定,垂向水温也与天然河道水温分布大致相同,对下游鱼类造成影响较小。(4)利用“拐点”理论定量分析了生态与发电效益的竞争关系,并基于差分进化算法高维搜索能力较强以及粒子群算法具有较强的全局搜索性能的优点,针对人工蜂群算法中雇佣蜂高维搜索能力以及侦察蜂全局搜索性能较弱的问题,提出了基于差分进化和粒子群结合的改进人工蜂群算法。利用该算法对不同生态约束等级的调度策略进行计算,建立了均衡河流生境约束与发电效益“拐点”的梯级水库优化调度模型。认为“拐点”对于均衡生态约束与发电效益具有重要价值,可有效协调均衡生态友好与发电效益的竞争关系。