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天数为 4.7 d；葛洲坝独立运行条件下（三峡运行前，1981—2002 年）的多年平均涨水次数为 7.6 次，平
均涨水天数为 4.6 d；葛洲坝和三峡联合运行条件下（2003—2019 年）的多年平均涨水次数为 6.4 次，平
均涨水天数为 4.3 d；三峡水库自 2011 年开展生态调度试验以来，每年开展 1～3 次人造洪水调度，每
场次人造洪水的涨水持续时间一般为 3～7 d。若以天为尺度，无论是天然情况或是水库人工调度环
境下，每次家鱼产卵事件中，“水文—水动力环境—鱼类行为”参数序列的样本数据均不超过 10 个。
加之三峡水库至今开展的生态调度试验仅 20 余场次，水文、水动力、鱼类行为同步监测捕捉到的有
效场次更少。因此，无论是进行人工调度环境下的鱼类行为响应机理研究，还是进行刺激鱼类行为
响应的水文过程反馈调节机制研究，均会遇到这一小样本问题。在其他研究领域，也会遇到类似的
小样本问题，例如罕见病病理分析 ［52］ 、罪犯人脸识别 ［53］ 、不完全信息模式识别 ［54］ 、特种装备质量检
验 ［55］ 等。小样本将增加数据相关性分析的随机性，降低分析成果的可重复性。为了克服这些缺陷，
笔者认为可以通过如下方式进行改进：①减小每次产卵事件的统计时间尺度，增加每组参数序列的
样本数量，即现有以天为单位的统计时间尺度，加密调整为以 4 h 或者 2 h 为单位的统计尺度；对于
水文数据而言较易实现，对于生物数据而言可通过增加现场监测的采样频率实现，对于水动力数据
而言可采用现场监测和数值模拟相结合的手段，获取加密的样本数据；②增加生态调度期间产卵事
件的水文、水动力环境和鱼类行为的同步监测次数，通过持续多年、多场次的数据累积，验证分析
结果的可重复性；③以当前数据样本为基础，应用 Jackknife 法（选用样本数据的子集）、bootstrap 法
（样本数据的有放回抽样） 等重抽样方法，增加样本数据。

7 研究展望

从前文的综述和难点分析可以看出，水文过程、河道环境和鱼类行为之间是“驱动力—状态—响
应”的相互作用关系，实际上水库生态调度作用下的鱼类生态响应相关研究都是围绕着这三者的相互
关系展开。然而，当前的研究多数仅关注其中两者的关系，缺乏三者相互作用的有机串联和系统研
究。因此，本文认为未来研究可从“驱动力—状态—响应”这一逻辑链条出发，通过正向探索，研究
水文过程驱动力对河道环境状态的影响，以及当前生态调度过程中河道环境状态变化引起的鱼类行
为响应；通过反向推理，研究刺激鱼类行为响应的河道环境变量阈值，以及改善河道环境状态的水
文过程反馈调节关系；在此基础上，形成一套面向水库生态调度适应性管理的鱼类生态响应理论与
方法，研究设想和逻辑思路如图 5 所示。

正向探索驱动响应关系

水文过程对河道环境的影响 河道环境引起的鱼类行为响应

水文过程 河道环境 鱼类行为
驱动力 状态 响应

刺激鱼类行为响应的河道环境变量阈值
改善河道环境的水文过程反馈调节关系

逆向推理反馈调节机制
图 5 研究过程

本文所述的研究问题涉及生态水文学、生态水力学和鱼类生态学等领域，近年来虽然在各领域
有了一些研究成果，但这些成果多数是从本领域角度进行论述，各学科交叉融通程度不足。例如，
从生态水文学角度，研究认为刺激四大家鱼产卵的水文指标有涨水持续时间、日流量上涨率等，并
以此制定生态调度方案，但是最近的研究也表明宏观尺度的水文条件仅是家鱼自然繁殖的必要非充

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