长江(图 1)是世界第三大河.从青藏高原到出海，横跨11省区市，干流6300余km、流域180万km2，上游宜昌以上100.6万km2、中游宜昌至湖口68万km2, 1990年前平均径流9600亿m3，其中4510亿m3来自上游[1].流域受季风控制，自然降水与气温过程高度一致.中下游冲积平原河流平缓，1400余km水面落差约40 m.区域地貌环境、生产生活与安全都与河流息息相关，是全球生产力和经济社会最繁荣的大流域，径流是最基本的环境条件.
图 1(Fig.1)图 1 长江流域(浅色部分中下游)主要大坝、观测点和其他相关位置(A)、上游水库数量和库容(2030s库容200 km3是规划资料得到)(B)和宜昌10月平均径流量与上游水库库容的关系(2030年是根据200 km3预测)(C)Fig.1 Sketch of the Yangtze valley with mega dams, gauging stations and important positions (A), the number and capacity of the dams in the upper basin (B) and a relationship between the average runoff in October at Yichang and the storage of impoundment in the upper basin (data 2030 is predicted) (C)近年来，流域水利水电工程建设规模巨大，近52000座坝、超过4000亿m3水库库容，19430余座水电站(装机容量超过1.9亿kW)，其中上游建坝13000余座、库容约1590亿m3.这些工程在防洪、发电、航运和供水等方面发挥重要作用的同时，隔断、调节和用水增加等也对河流产生很大影响.大型水库改变上游河川面貌，使中下游河川径流、节律和水位都发生了很大变化，彻底改变了中下游冲积河流泥沙基本属性，河床大幅度冲刷显著改变了干流与通江湖泊相对高差，水库淤积更彻底改变了河流磷等营养/污染循环规律，水库集热、蓄热和滞热严重影响下游水体溶解氧，水热循环、流域生境、河流与气候长期建立的平衡关系都在发生变化[2-4].流域生态环境已经产生了不容忽视的改变和变化，一些改变成为当前长江生态环境主要问题[5].
建坝是一个世纪以来人类对河流的最大作用.全球大河已多数受大坝控制，长江是受大坝影响严重的最大河流[6].大坝和水库调节对流域尺度生态环境影响已有大量实例[7-15].美国建坝与不建坝河流对比研究发现，水坝通过改变河川径流、水位和水文极值频率等均化环境差异、降低生境多样性，影响尺度超过流域[16]，对全球生物多样性也有影响[13, 17-18].河流上游建坝和水库调节首先改变河川径流，这一物质基础变化相应改变河流相关水域生态系统的环境条件[17, 19-24]，造成自然节律退化、河道萎缩和流域地貌单一化，水库拦沙引起下游河道冲刷更加剧水文过程改变[25].特别是长江中下游平原冲积河流，泥沙更是重要属性和环境物质，供给与冲淤平衡是河道与环境稳定的基础.目前全球水库高比例拦沙、下游河流普遍冲刷[26].三峡工程规划依据的“蓄清排浑”作用[27]已经被现实否定，溪洛渡等干支流水库蓄水后(2014—2016年)宜昌平均输沙量已不足1000万t/a，比1990年前多年平均减少98.6 % [3].河床下切改变平原河流水位、河湖关系、洲滩湿地等缓冲区水与环境物质交换[21, 28-30]，入海泥沙大量减少和三角洲沉降[31-32].在最早开发的密西西比流域，半个多世纪水坝拦沙和径流调节使下游冲积河流河型、滩槽关系、河滩、周边湿地及防洪与生态作用都发生巨大改变[33]，人工控制、洪水减少加上沉降使三角洲失去了1/3(3900~5000 km2，2100年预计将再损失10000~13500 km2)[34-37].大坝对河流水情、生境和生态具有深刻影响[20]，在其长期调节下河流将建立与自然格局完全不同的平衡体系[38-39]，这种改变多以失去生物多样性为代价[16].所以，研究认识大坝对河流径流节律和地貌变化影响规律对保护河流生态环境具有重要意义[25].当前长江上游建坝已经改变中下游平原河流径流和节律，当前和2030年规划大坝都完成后，10月宜昌流量比天然分别减少46.8 %和56.5 % (图 1).这样尺度改变对中下游平原河湖和河口环境会造成显著影响，应该作为当前长江生态环境修复重点.