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平、枯典型年），建立多目标优化调度模型，求解多个调度目标之间的帕累托最优解集；在可行性演
算流程中需根据实时降水和径流预报，结合水库当前运行情况和调度图，从上一流程的多目标最优
解集中选择、制定生态调度方案，并演算其可行性；在效果评估流程中需建立生态调度效果评价指
标体系，根据生态监测数据，定量评估每场次生态调度的实施效果；在适应性反馈流程中需根据效
果评估结果，更新现有认识，建立水文过程调度的适应性反馈调节机制。
6.2 人工调度环境下的鱼类行为响应机理 方案设计环节是适应性管理闭环中每次循环的起点，而
人工调度环境下的鱼类行为响应研究则是方案设计的基础，也是进一步明晰鱼类生态需求的重要途
径，尤其是产卵和孵化这两个鱼类繁衍生息的重要生态行为对生态调度的响应机理。从前文的综述
可以看到，目前很多学者是通过研究有鱼类产卵响应的历史天然水文过程，分析得出鱼类产卵的关键
水文指标，并以此指导当前生态调度方案的制定和执行。但是，同一水文过程，鱼类并非在所有江段
都能感受到刺激而触发产卵。换言之，水文过程中产卵场形成的局部水动力环境必然存在特殊性。然
而水文过程、河道水动力环境、鱼类产卵行为这三者之间的驱动响应机制是当前研究的难点，至今尚
未明晰。另一方面，不同水文、水动力条件下的鱼卵运动特性，决定着鱼卵的孵化成功率，尤其是产
漂流性卵鱼类。当前国内外对鱼卵运动的研究还处于初级阶段，研究多是在恒定流或均匀流等简化工
况下进行机理性的初步探讨。洪水脉冲过程中天然河流的鱼卵运动问题是典型的非恒定、非均匀流问
题，在研究相对成熟的泥沙运动领域，此类问题依然极为复杂。因此，洪水脉冲过程中鱼卵如何随流
运动，运动过程中孵化行为与宏观水文条件、微观水动力条件之间又是如何响应，需要进一步开展机
理试验、野外观测和数值模拟等系统研究。与此同时，鱼类在多年人工调度环境下，其生态响应机制
是否与天然情况下一致也存在诸多不确定性，这也为鱼类行为响应研究带来了更多挑战。
6.3 刺激鱼类行为响应的水文过程反馈调节机制 评估反馈环节虽然是适应性管理闭环中每次循环
的终点，但是其适应性反馈流程却是驱动适应性管理终而复始的关键节点流程，而研究建立刺激鱼
类行为响应的水文过程反馈调节机制则是适应性反馈流程的核心内容。在反馈调节机制的构建过程
中，有两个难点问题。
一是刺激鱼类行为响应的河道环境变量阈值如何确定。对于鱼类而言，只有找到这个阈值开
关，才能通过调度手段，营造满足需求的水文涨落过程。目前该方面研究主要通过室内机理试验和
野外观测分析来进行。然而，室内机理试验相比于天然河流而言，其受到水槽尺寸、流速大小等尺
度效应的影响显著，其微观试验的结果和规律在向中观尺度和宏观尺度外推的过程中，可能产生理
论悖谬。另一方面，就生物本身而言，鱼类对狭小空间和相应环境刺激的感受也势必与天然河流中
的不同。对于野外观测分析，虽然现有的无人船、多普勒流速剖面仪、鱼探仪等先进测量仪器的应
用大大提高了流场和生物监测的效率，但调查数据依然存在不连续和斑块化的显著特性，观测时间
频次和空间解析度的不足，也大大增加了解析鱼类环境变量阈值的难度。
第二个难点是改善河道环境状态的水文过程反馈调节关系如何建立。在得出刺激鱼类行为响应
的河道环境变量阈值后，一方面需要建立这些环境变量与水文过程表征指标之间的复杂映射关系
（例如，建立产卵场日涡量上涨率与洪水日流量上涨率之间的映射关系；建立鱼卵总体悬浮率与洪峰
后流量日回落率之间的映射关系），另一方面还需要让这些映射关系的演算过程具有自学习特性，才能
满足不断循环中自我学习、更新认知和适应性调整的管理需求。因此，解决这一难题，不仅需要应用
多元回归等传统方法，还需要借助新一代的自学习神经网络，才能更好挖掘其中的复杂反馈关系。
另外，从本小节的难点剖析过程中，还可以洞悉适应性反馈流程对生态调度适应性管理闭环的
驱动路径（如图 1 箭头所示）。一方面，以刺激鱼类响应的环境变量阈值为指引，依据建立的河道环境
状态与水文表征指标的映射关系，制定水文过程反馈调节目标，直接驱动了生态调度的目标制定，
另一方面，还间接驱动了多目标优化、可行性演算和生态调度的执行等多个流程。
6.4 小样本难题 据历史观测数据统计，长江中游四大家鱼的繁殖期为每年的 5—7 月，每次产卵事
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件的持续时间一般为 1～10 d 。本文以宜昌水文站 1920—2019 年的 100 年水文数据为基础，统计了
家鱼繁殖期长江天然情况下（葛洲坝建坝前，1920—1980 年）的多年平均涨水次数为 7.2 次，平均涨水

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