对流域梯级开发可能导致的生态环境影响及相关风险问题进行研究,是当今国际上水资源开发利用和生态环境保护中亟待解决的重要课题之一,它对于确保梯级开发模式下流域生态环境的可持续发展具有重要意义。本文以黄河上游流域水资源开发利用为工程背景,对流域梯级开发的生态与环境风险问题及其分析方法进行了系统研究。在对流域梯级开发模式下的诸多生态与环境风险进行有效辨识的基础上,重点针对水质污染、生态与环境需水量、泥沙淤积、库水水温变异等风险问题,研究合理可行的建模分析与风险评价方法,并对相应的生态与环境风险管理机制及其风险防范与减缓措施进行了研究。具体研究内容和取得的成果结论如下：对流域梯级开发可能导致的生态与环境风险问题进行了研究。在对相关风险进行系统辨识并对其风险累积效应进行分析基础上,搭建了梯级开发模式下生态与环境风险管理的基本框架体系,针对不同的生态环境风险问题建立了可行的分析模型,提出了相关风险管理机制以及具体的风险减缓措施,为有关风险管理决策提供了科学依据。提出并建立了梯级开发模式下水质风险的灰色-随机复合不确定性分析方法。将影响水质风险的诸多不确定性作用视为随机作用,把各种影响因子之间的复杂不明确关系看作灰色关系,从而建立了基于灰色-随机不确定性的水质风险分析方法,实现流域梯级开发的水质风险复合不确定性分析,较好体现了水质风险的不确定性。提出了基于风险因子层次分析法的梯级开发生态环境需水量模糊神经网络模型。采用多因子层次分析法分析生态环境需水量风险因子间的相互关系,建立各因子间的量化指标组合权重关系,将其权重值作为模糊神经网络模型中各影响因子的初始权值输入,从而有效消除了随机赋予初始权值对FNN模型结果的影响。在对流域梯级开发的泥沙淤积风险进行系统分析的基础上,提出并建立了梯级水库泥沙来量的偏最小二乘法回归(PLSR)模型,有效解决了常规最小二乘法回归模型精度受自变量因子间的多重相关性干扰的问题。对梯级开发的水温风险及其时空分布规律进行了研究,建立了梯级开发模式下河道一维水温模型、库水水温分布的立面二维数学模型淤积考虑泥沙异重流影响的库水水温模型,较好地拟合了梯级水库的水温分布情况。