森林水文学总结1

1、第一章课件1流域由分水线(分水岭最高点的连线称为分水线或分水界)所包围的河流集水区。分地面集水区和地下集水区两类。如果地面集水区和地下集水区相重合，称为闭合流域；如果不重合，则称为非闭合流域。平时所称的流域，一般都指地面集水区。森林流域具有较大的土壤入渗能力和较慢的融雪速率。2对比试验两流域对比 - 对比流域实验校核观测数据可以通过统计分析手段剔除土壤特征地质地貌对评价森林影响流域产水量导致的误差。流域自身对比 - 流域自身对比由于难以将气候条件变化对流域产水量的影响从植被变化的影响中区分出来2森林减少可以增加流域产水量以及造林可以减少流域产水量林冠截流a) 林冠截流损失比灌木和草本截流损失大b)国外一般认为温带针叶林林冠截流率在20%- 40%c) 我国不同气候带及其相应的森林植被类型林冠截流率变动范围在11.4%34.3%,变动系数在 6.86%55.05%,其中以亚热带西部高山常绿针叶林最大， 亚热带山地常绿落叶阔叶混交林最小 (温远光 刘世荣，1995)森林枯枝落叶层截持水a) 影响穿透降水对土壤水分的补充和植物的水分供应( Putuhena and Cordery, 1996

2、 )b) 枯枝落叶层具有比土壤更多更大的孔隙，因此其水分也就更易蒸发。Black 和 Kelliher( 1989)的研究表明不同类型的森林枯枝落叶层吸持水分的蒸发占林地总蒸发散的3%- 21%c) 其意义在于 对林冠下大气和土壤之间水分和能量传输的影响，以及对森林植被养分的供应d) 枯枝落叶层含水量有明显的时间和空间变异性，从而增加了研究难度林地土壤水分入渗及贮水a) 森林土壤比其他土地利用类型的入渗率高b) 林地土壤具有较大的孔隙度，特别是非毛管孔隙度大，从而加大了林地土壤的入渗率入渗量。林地蒸发散a) 森林具有比其他植被更大的蒸腾量b) 林地蒸发散由辐射交换水汽传输和生物生长发育等过程组成3森林水文学是研究森林生态系统对水分循环和环境影响( 包括对土壤侵蚀 水质和小气候等的影响 ) 的科学。它是水文学的一个分支，是森林生态学与水文学相结合而形成的一门学科。4森林水文学研究意义? 基础研究，探索未知-揭示森林植被变化(森林采伐、森林火灾、开垦、造林等)对水文 循环的影响过程与影响结果? 现实意义-可以为森林经营、流域管理、景观管理、自然保护、山地防灾、水 资源利用和土地利用规划 等

3、提供科学依据5、当前森林水文研究的范围?森林植被变化对水文循环量、质的影响；?森林植被变化对水文循环机制的影响，主要是径流形成机制和化学物质传 输机制；?旨在为资源管理、工程建设提供基础的基于物理过程分布式参数模型的建 立6、森林水文学研究的主要内容?森林植被变化对水量的影响?森林植被对流域径流形成机制的影响?生态用水研究现状与发展趋势?森林植被控制土壤侵蚀机理研究?森林生态系统生物地球化学循环研究?森林生态水文模型研究文献1、绿水A、水资源是指水循环中能够为生态环境和人类社会所利用的淡水,其补给来源 主要为大气降水，赋存形式为地表水、地下水和土壤水，可通过水循环逐年得到 更新。B、绿水”是指不可见的水，“蓝水”是指看得见的水。蓝水：存于河流、湖泊以及含水层中，成为蓝水(人类饮水)绿水：指植物根部的土壤存储的雨水，即源于降水、存储于土壤，被植物吸收并 通过蒸发、蒸腾进入到大气中的水汽流。(生态用水) 白水是指由地表拦蓄降水或裸露地表蒸散直接返回大气的降水C、绿水的重要作用：(1)绿水是维持陆地牛态系统景观协调和平衡的耍水源。(2)绿水支撑着雨养农业(3)绿水在维护地球陆地生态系统生产功

4、能和服务功能方面具有不可替代的作D、多种评估方法中的基本思想一一利用各种手段在所要研究的尺度上确定植被 覆盖面积与植被蒸腾数据，计算出总蒸腾量，即绿水流。E、绿水(水汽流)一一影响因素一一蒸散(1) 全球尺度内一一气候(2) 生物群落内部一一植物吸水能力、遗传特征和生理特征(如根系深度、冠幅和植株密度)以及土壤水分有效性(水分时空分布、持水能力)(3)人类活动对绿水的影响(森林砍伐，土地利用)F、(1)绿水资源一一水资源评价体系A完善研究方法B积累绿水评价的基础数据：C研究绿水动态(2)绿水管理研究土壤特性和土地管理实践一一绿水和蓝水划分(3)绿水和蓝水的综合利用，保持合理的绿水和蓝水分配比例一一维持区域生态平衡、维持河流生命健康(4)自然生态系统与粮食生产绿水均衡利用研究生态水文学A、生态水文学是基于生态学与水文学的一门交叉学科。通过生态学及水文学知识的整合以进一步了解水与生态系统的相互作用过程与规律， 把稳定生态系统特性作为水资源可持续利用的管理目标。B、生态用水：维护或改善组成现有生态系统的植物群落、动物以及非生物部分的平衡所需要的水量，生态用水是指维持生态系统完整性所需要的水资

5、源总量C、降水及其形成的径流是干旱区生态水文过程的主要驱动力。D凝结水的发生更重要的生态作用是通过对受水分胁迫的植株给予水分补给来改善受胁迫植株的水分状况进而提高其光合能力，并改变其生物量的分配结构。叶片可以吸收凝结水， 并且其植株的光合速率、 水分状况以及形态学特征都会对凝结水的吸收产生响应， 特别是在炎热夏季长期干旱的情况下， 凝结水缓解植株由于干旱所带来的不利影响的生态作用可能更加显著。第二章水循环与水量平衡课件1、水循环：海陆间循环，海上内循环，内陆水循环2、水文现象指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式。3、水循环是指地球上的水在太阳辐射和地心引力等作用下，以蒸发、降水和径流等方式进行周而复始的运动过程。4、人类社会的水循环”是指人类在经济社会活动中不断地取水、用水和排水而产生的人为水循环过程。 它是依附于自然水循环的一个组成部分， 或者是一个环节、分支（如同降水、蒸发、下渗等环节），而不是一个独立的水循环过程。5、海陆间的水循环又称大循环，是指海洋水与陆地水之间通过一系列的过程所进行的相互转化。它是陆面补水的主要形式。内陆水循环： 是指陆面水分的一部分或者全部通过

6、陆面、 水面蒸发和植物蒸腾形成水汽，在高空冷凝形成降水，仍落到陆地上，从而完成的水循环过程。海上内循环， 就是海面上的水份蒸发成水汽， 进入大气后在海洋上空凝结， 形成降水，又降到海面的过程。6、水循环的内因：水的物理特性。外因：地心引力和太阳辐射7、 1） 水量平衡是指在任一时段内研究区的输入与输出水量之差等于该区域内的储水量的变化值。水量平衡研究的对象可以是全球、某区（流）域、或某单元的水体（如河段、湖泊、沼泽、海洋等）。研究的时段可以是分钟、小时、日、月、年， 或更长的尺度。 水量平衡原理是物理学中 “物质不灭定律” 的一种表现形式。2） P - E - R = S式中，P为流域降水量，E为流域蒸发量，R为流域径流量， S为流域储水量的变 化量。从多年平均来说，流域储水变量S的值趋于零，流域多年平均水量平衡方程式为：P0 = E0 + R0式中PR E0、R8别代表多年平均降水量、蒸发量、径流量。内流区河流多年平均水量平衡公式为:P0 = E0全球多年平均水量平衡公式为：P0 = E08、土壤水分输出输入平衡输入：气态水，大气降水，地下水上升，侧渗输出：下渗为地下水，地面蒸发植物

7、蒸腾，侧流地表径流9、土壤水分1）固态水：固态水是以固体状态存在的水分。固态水不能为植物所利用。2）气态水：一般情况下，土壤中存在着气体状态的水分，它与土壤空气形成气 态混合物，土壤空气被水汽饱和达100%寸，土壤中水汽含量约为0.001%。3）化合水和结晶水：化合水和结晶水统称为化学束缚水|。化合水是指参与粘土 矿物品格组成，并被矿物所牢固保存的水，如 Fe （OH 3、Al （OH 3等，只有在 温度大于105C,甚至大于300500C时才能释放出来的水分。结晶水是和矿物 品格相结合不够牢固的水分， 如石膏CaS04 2H20芒硝Na2SO4 10H2，它在 较低的温度，如石膏6065C,芒硝2025C时就可分离出来。这两种水分不能 直接参与土壤的物理作用，也不能为植物所利用。4）吸湿水：含义：指由于分子引力和静电引力吸持在土壤颗粒表面的汽态水。特性：A.所受引力较大，B.近似固体状态。由于所受引力大，水分子紧密靠 拢，密度增大，一般为1.5-1.8g/cm3，远大于液态水；C.无溶解能力，不能移动， 植物不能吸收利用。吸湿系数：当吸湿水达到最大时的土壤含水量称为吸湿系数，是土壤水

8、分常 数之一。土壤吸湿水含量受土壤质地的影响， 粘质土吸附力强，保持的吸湿水多，砂质土 则吸湿水含量低。 吸湿水含量还受空气湿度的影响，空气相对湿度高，吸湿水 含量也高，反之则吸湿水含量低。5）膜状水：含义：指受分子引力和静电引力吸引包围在吸湿水外层的水分。特性：A.具有粘滞性，流动缓慢。这是由于固相土粒对它虽有吸引力，但吸引力较小， 一般为6-31个大气压，因此膜状水是介于固态水和液态水之间一种水分形态； B.植物可以吸收利用，但受到限制，这是因为膜状水流动缓慢，不能满足植物需 要，植物往往可以发生枯萎死亡。凋萎系数：指植物吸水速率大于土壤供水速率时，植物开始出现永久凋萎时 的土壤含水量，它相当于膜状水的一部分。吸湿水和膜状水合称物理束缚水，前者叫物理紧束缚水，后者称物理松束缚 水。膜状水的最大含量叫 最大分子持水量。6）毛管水：含义：是指借毛管力吸附保持在土壤毛管孔隙中的水分。特性：-A.是土壤水中最有效的土壤水分，植物可以顺利地吸收利用；-B.运动方向是从粗毛管向细毛管运动，从毛管力小向毛管力大的方向运动。毛管水类型-A.毛管上升水：指地下水沿毛管上升而保持在毛管中的水分。-B.

9、毛管悬着水：指在降水和灌溉后，沿毛管下降而保持在毛管中的 水分。田间持水量：即最大毛管悬着水含量，也就是说它是田间土壤能够保持的最大土壤水分含量，超过这个土壤含水量，土壤水则向下渗流，排出土体。毛管悬着水达到最大时的土壤含水量，称田间持水量。7）重力水：含义：当土壤水分含量超过田间持水量时， 多余的水分就会在重力作用下，沿 着土壤中的非毛管孔隙向下渗透，如果没有不透水层的阻隔，它可以一直渗透到 地下水中去。这称自由重力水。特性：为多余水分，植物不能利用。土壤水分的有效性由于各种因素的影响，只有一部分水分是植物可以吸收的，能够被植物所吸收的 水分，称为土壤有效水。一般来说，凋萎系数与田间持水量之间的土壤水，属于 有效水分。土壤水分有效性主要受 土壤质地、结构、有机质含量 等影响）。毛管断裂含水量湿润的土壤逐渐干燥时，毛管悬着水的连续状态开始断裂， 此 时的土壤含水量称毛管断裂含水量。 土壤含水量低于该值后，土壤中的水分只能 以水汽和薄膜水的形式向蒸发面运移。饱和含水量：土壤中的孔隙全部被水充满情况下的土壤含水量。土壤含水率：土壤重量含水率和容积含水率重量含水率 是指土壤中水分的重量与相应固相物质重量的比值，体积含水率是指土壤中水分占有的体积和土壤总体积的比值。体积含水率与重量含水率两者之间可以换算。10、流域水文要素运动形式包括四种：降水、蒸发、渗流、径流等。11、降水1）降水（Precip让ation）:大气中水汽凝结后以液态水或固态水降

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