二 梯级开发对河流理化特征和库区气候的影响
（一）对河流理化特征的影响
梯级开发对河流理化特征的影响，主要与水库水位、分层、滞留时间、异重流、运用方式、出流部位、出流结构类型有关。梯级开发在某种程度上阻碍了营养要素以颗粒态迁移。另外，水流的相对减缓和水库的沉积作用，使营养物质以颗粒态沉淀在库底。强水动力条件下的河流搬运作用，将逐渐演变成为弱水动力条件下的“湖泊”沉积作用[6-7]。美国密苏里河Callaham水库出流水体的磷酸盐含量比入流水体低50%，悬浮物中总磷含量低75%[6]。对于多数水库而言，它们具有比自然湖泊更高的河流水量补给和换水频度，而太阳辐射和热量传输不平衡将导致季节性水体分层[8]。梯级开发引起的水温变化会对水体溶解氧的含量、悬浮物、水化学特性产生影响，进而影响水生生物的繁殖、生长和发育以及物种的分布、生态系统的结构和功能等。有研究发现，水温变化及其引起的连带影响在下游100千米以内都难以消除[9-10]。水温热力分层会改变和干扰生物生存环境，影响程度依赖下游支流的入流流量[11]。水温分层最直接的影响表现为水中溶解氧含量的分层分布。浮游植物能释放氧气，增加湖面温水层的溶解氧含量，而库底动植物分解所需的溶解氧不足，导致有机质厌氧分解，释放出H2S、CO2、N2O等气体，使水体pH值降低。从宏观的角度来看，梯级开发会改变流域水量的分布和受影响河段的水位，引起水温在流域沿程和水深上的梯度变化。比起自然河段，梯级开发河段水温变化范围缩小，但变化频率增加[12]。
（二）对库区气候的影响
气候因子会随着纬度、海拔、季节和水热状况的变化而变化，是维持生态系统稳定的重要因素之一。梯级开发工程会明显影响库区的小气候。受梯级开发影响，自然河道形态改变，并形成湖泊水库，使水面蒸发面积增大，进而使水库蒸发量加大，最终影响局地气候。如澜沧江梯级水电站建成后，8个梯级水库面积共62112平方千米，其水域面积比天然河流面积增加约53211平方千米，是天然水域面积的710倍，多年平均新增蒸发损失量达212×108立方米[13]。也有研究表明，梯级开发虽导致库区水面蒸发量增大，但对区域大气候的影响范围不大，一般在库区半径几十千米以内[14]。水库蓄水增加了库区的水汽蒸发，改变了空气的湿润状况，增加了库区的降水量，而库区外围区域所增加的水汽降水受到大气环流的影响，随着季节、盛行气流的不同而变化，因此大范围降水量的增加并不多[14]。梯级开发工程会使库区河谷面水分条件改善，进而使极端气温的温差缩小。水库周围的气温在炎热季节会降低4℃～5℃，相对湿度将提高10%～15%[15]。徐琪[16]、侯学煜[17]和段德寅等[18]研究了长江三峡工程对库区局地气候的影响，其研究结果表明：夏季昼间库区水体的降温效应大于夜间的升温效应，冬季则相反；晴天对局地气候的影响大于阴天；垂直和水平的影响范围分别可达400米和1000～2000米。
梯级开发后，库区对温室气体排放的影响，因被开发河流所在地域的不同而有所差异。这也是目前学术界争论和讨论的热点问题之一。在热带地区，梯级开发库区所淹没的植被和土壤的降解需要消耗溶解氧，而库底有机质分解释放出H2S、CH4和CO2，因此水库会增加温室气体的排放量，水库释放的温室气体贡献率达7%[12]。Frutiger[19]在巴西的研究表明，热带地区水库温室气体的释放量远高于温带地区，浅的水库远高于深的水库，温带和热带地区水库CO2的平均排放量分别为20～60g·kW-1·h-1和200～3000g·kW-1·h-1[20-21]。Aberg等[22]在瑞典比较研究了具有相似特征的自然湖泊和梯级开发后的水库，其研究结果表明夏天自然湖泊和水库每单位水面面积的CO2排放量相似，水库并没有增加CO2排放量。Tremhlay等[23]的研究表明，分别处于寒带、温带和半干旱地区的库龄大于10年的水库，其CO2排放量与自然湖泊相似，而热带地区的水库CO2排放量大于自然湖泊。与化石燃料燃烧发电相比，梯级开发水库发电在减少区域温室气体排放、减缓全球气候变化方面的优越性有待深入研究。