河流梯级水电开发可以有效调节水资源的时空分布， 是综合利用流域水能资源的最新趋势。由于流域是一个关联度极高、整体性极强的系统，梯级开发在实现防洪、发电、灌溉等经济效益的同时，也将通过改变河流水文情势、影响径流年内年际分配特征等途径，引发流域内一系列累积性生态环境效应。
    本文选择水电开发活动尤为强烈的岷江上游为研究区， 研究梯级开发对径流变化的累积影响。 首先基于野外调查数据详细分析了岷江上游流域的水电开发特点，并对其水电开发程度进行定量评价；其次，以桑坪水文站 1956~2013 年的月平均流量数据为基础，运用数理统计、趋势分析等方法分析了典型子流域杂谷脑河的径流年内分配特征、年际变化趋势和径流突变状况；再次，依据径流序列的年内年际变化特征与其主要影响因素如流域内气候变化特征、植被变化状况、水电开发时空格局等的相关关系，确定出不同时期影响径流演变的主导性因素；最后，以水电开发为主要影响因素的时期为重点研究时段，分析了水电站在单点式运行、无“龙头水库”调节的梯级运行和有“龙头水库”调节的梯级运行等运行模式下的径流年内年际变化特征， 分析不同水电开发模式对径流变化特征的影响状况，初步探索了梯级水电开发对径流演变特征的影响机制。得出的主要结论如下：
（1）岷江上游水电站类型以高水头低闸坝的引水式小水电为主，径流式水电站多，调节式水电站少。引水式水电站的渠首类型以低闸引水式、底格栏栅式和滚水坝式为主，高坝大库相对较少。水电开发的高潮集中于 2000~2010 年，水电开发活动已拓展至岷江三级支流。
（2）构建了水电开发率、水电开发密度和水电开发强度 3 个指标，用于综合评价流域（或区域）的水电开发程度，避免了目前单一评价指标难以体现流域水电开发空间差异的缺陷。 该方法也可以用来辅助量化某些缺乏水能资源理论蕴藏量数据的河流水电开发程度。结果表明，岷江上游流域的水电开发率为 74%，远高于全国平均水平（34%），梯级水电开发强度大于国内主要河流。干流不同河段中，汶川至都江堰河段的水电开发程度最高；一级支流中，杂谷脑河的水电开发率达 99%，水电开发密度 0.56，流域水电开发强度 0.17，成为岷江上游水电开发程度最高的区域。
（3）近 60 年来杂谷脑河流域的径流量呈显著减少趋势。年径流量变化主要经历了 2 个阶段，即 1956~1965 年、 1971~1991 年的增加阶段和 1966~1970 年、1992~2013 年的减少阶段，在 1992 年发生了径流突变。从径流年内分配特征上看，径流年内分配的不均匀性呈减小趋势，其中 2000~2013 年的不均匀性降至最低；集中程度上，1970~1979 年和 2000~2013 年两时段的集中度最小，并且两时
段的最大径流出现时间均表现为明显提前；径流年内分配变化幅度在 2000 年之前呈减小趋势，在 2000~2013 年间略有增大。
（4）20 世纪 50 年代中期~80 年代初、80 年代中期~90 年代中期和 2000~2013年三时期影响杂谷脑河径流过程的主导性因素分别为森林植被变化、 气候变化和水电开发活动。对年径流量和月平均径流量的突变检验结果表明，气候变化因素导致了年径流量的突变，植被变化因素导致了月径流量突变，迄今为止尚未观测到由水电开发活动引致的径流突变现象。
（5） 2000 年至今高强度的水电开发活动对河川径流的年内分配特征产生了显著影响。单点式水电运行模式减小了径流年内分配的不均匀程度和集中程度，并使最大径流出现的时间明显提前。这可能是由于引水式水电站的引水渠道（或隧洞）具有类似于天然河流裁弯取直的水文效应，即加速洪水的排泄而引起。无“龙头水库”调节的梯级水电群对径流的年内分配特征产生了较为明显的累积效应，表现为明显降低径流年内分配的不均匀程度、集中程度和变化幅度，并使最大径流发生的时间略微延迟， 表明由多个具备日调节能力的水电站组成的梯级水电群对洪峰具有一定的调节能力。有“龙头水库”调节的梯级水电群使河川径流
的年内分配不均匀性和集中程度降至最低， 其对径流年内分配特征的影响程度远超过其他水电运行模式，表现出了更为明显的累积效应。
（6）年际时间尺度上的径流演变特征主要受气候变化和植被恢复因素控制，水电开发活动的影响并不明显。月时间尺度上，单点式水电站运行对各月径流量总体上影响不显著，仅改变了极少数月份的径流状况。无“龙头水库”调节的梯级水电群运行对径流过程的改变程度较大， 由多个具备日调节能力水库构成的梯级水库群，由于累积效应的作用，其对径流的调节能力具有类似于月调节能力水库的调节效果。有“龙头水库”调节的梯级水电群使历史上的最大径流量月由 6月延后至 7 月，对径流的削峰补枯调节能力比单一水库更加显著。