森林流域界面水分传输规律研究述评

探讨森林植被对水文过程物理机制的研究不可避免地要以森林生态系统为单元 ,以森林生态系统各个界面层次对水分传输和水量转换的影响为基础来进行 ,这也正是目前界面水文学研究的焦点问题。基于此 ,综合国内外界面水文学的大量文献 ,在垂直维上从水分在森林流域内林冠层、地被物层、土壤层各主要界面层间的水量转换和运行传输规律 ,在水平维上从界面产流理论及其研究动态等方面的研究进展进行了回顾与评述 ,以此为继续加强这方面的研究工作作一铺垫     

“森林和水”的研究现状及展望——森林水文学新的技术观点

<正>1 “森林和水”研究的起源在日本,河水是由森林流域的降雨形成的。对于水源地区被破坏而形成的洪水、泥沙、河川断流等灾害,自古以来已有所认识。而在欧洲根据17世纪后半叶的水文资料可以证明,河水是由降雨、降雪形成的,所以,由于森林破坏引起的洪水、泥沙灾害就不容易直观理解。17世纪以来,水文学的研究随着近代科学发展的潮流也取得了很大的进展,特别是近代水文学,产生于产业技术革命引起的科学技术新发展的18世纪中期,从19世纪后期到20世纪初期,降雨——径流预测技术得到了很大发展。自古以来对“森林和水”进行了大量的观测和研究,但有科学性的研究却并没有多长的历史,各个时期都有一定的发展。     

中国森林水文学研究进展(英文)

 森林水文学研究对于了解流域物理、生物及化学过程以及实施流域管理,具有重要意义。森林与水的关系及其在流域管理中的应用,是国际水文学及流域管理学界十分关注的课题之一。由于缺乏长期的森林水文观测数据,导致中国的学者们以及政府决策者之间,关于森林对洪水、流域年产水量以及土壤侵蚀的作用看法不一致。作者介绍了近20年来中国森林水文学的发展历史,以及我国森林生态长期定位观测站,在林冠截留、地被物截留、林地蒸发散、地表径流、土壤侵蚀等方面的观测成果。此外,还提出了服务于中国林业工程建设急需研究的森林生态水文学课题.     

水源林研究述评

关于森林和水的关系,很早以前就已成为欧洲、美国及日本等研究的对象.森林对于使用水的人类来说,究竟起多大的作用,对此意见不一,争论不休.     

森林水文效应的研究进展

根据国内外近几十年森林水文方面的研究进展,以福建省不同森林类型为例,从整个森林生态系统的空间结构出发,论述了森林对降水的影响:即分别从林冠层、林下植被层、枯枝落叶层以及林地土壤层分析其对降水截留的影响。除此之外,还概述了森林对径流(包括对泥沙和水质的影响)、蒸发散等影响的最新研究动态。但由于目前不同地区森林水文效应的研究方法和研尺度都存在较大差异,因此,今后森林水文研究工作应加强水文过程中物理机制的研究,这样从不同地带、森林类型等方面去分析评价森林水文效应才具有更重要的意义。     

云南牟定三种人工林森林水文生态效应的研究

利用标准径流小区技术，对云南牟定三种人工林进行了森林水文生态的研究，研究表明，在森林树种个体水文生态作用方面，直干桉和黑荆树冠截留能力比云南松强，而云南松树干茎流量较高，直干桉树冠下降雨量比云南松，黑荆要大，三种树种水文生态作用的差异与其树种的生物学特征物性有关，在人工林群落调控地表径流方面，直干桉一黑荆混交林和云南松人工林群落与无林地对照，直干桉人工林群落相比，具有强调控径流的能力，几种树种树冠下降雨量，树干茎流量，树冠截留量与降雨量有很好的相关性，可以用线性回归方程来模拟，人工林群落对径 的调控，主要体现在人工林群落使地表径流发生频率降低，径流量减少，人工椅群落对径流的调控能力是的无林地的四倍，但是在高的降雨强度下，这种调控能力会明显降低。     

现代森林水文学研究中的数据管理技术

数据管理是指将科学研究所获得的各种数据在一定硬件系统和软件环境的支持下，根据研究的需要进行数据存储格式的转换，另工分析和交流等一系列过程和活动，高质量的森林水文数据管理工作将有助于提高森林水文研究的水平，实现全国森林水文研究的信息化，数量化和图形化，以及森林水文网络信息的通用检索，查询调用和资源共享。     

森林流域分布式水文模型研究

 构建了森林流域基于物理过程的分布式水文模型。该模型界面明晰,参数较少、容易获取,具有明确的物理意义,而且能模拟降雨、气温、植被、冻土和地形等因素对系统水文过程的影响。通过改变模型中降雨输入和森林植被组成等参数的方法可以探讨森林生态系统水文过程对降雨输入和森林植被变化的响应。     

小兴安岭林区森林覆盖率变化对小流域径流的影响

立足于小兴安岭地区汤旺河流域,选取新林沟(抚育伐)和育林沟(皆伐)两个小流域,积累了33a的水分数据,通过双累积线法、非参数检验和相关性分析,分析了森林覆盖率变化对两个小流域径流量、洪峰流量、融雪径流量的影响。结果表明:在两个小流域之间,森林覆盖率的变化对这3个因子都产生了显著影响(p0.01)。在育林沟小流域森林采伐后的造林过程中,随着森林覆盖率的增大,年径流深度、洪峰径流量和融雪径流量3个因子均呈逐步减小趋势,森林郁闭度达80%后,各因子均下降到与新林沟小流域相同的水平;新林沟小流域森林覆盖率常年稳定在80%左右,其径流各指标双累积线在这3个阶段均表现稳定。说明小兴安岭林区同一林分森林经营后森林覆盖率的增加有拦截洪峰径流的良好生态效益,同时也会减小年径流深度和融雪径流。     

森林不同水文层次蓄水功能的研究

在总结过去研究成果的基础上，论述了森林地上层、地表层、地下层三个水文层次的蓄水机理，系统分析了不同因子对森林不同水文层次蓄水功能的影响，为以后深入研究森林涵养水源的作用及水土保持林的经营提供理论依据。     

基于SWAT模型的罗玉沟流域森林植被变化的水文生态响应研究

以甘肃天水罗玉沟流域为研究区,应用分布式水文模型（SWAT）对该流域的径流、泥沙和水质状况进行模拟研究,并重点探讨了降雨和森林植被变化对水文生态响应的影响。结果表明:降雨因子对径流的影响略大于对泥沙的影响;森林植被具有明显的减水减沙生态水文功能,尤其对泥沙的影响更大于对径流的影响。     

流域森林植被水文生态效应研究展望

对流域森林植被的水文效应及其与流域水资源关系的研究,多少年来受到各界学者关注,并取得了显著成果。但森林与水的关系问题十分复杂,二者的关系除受到流域森林植被本身高度异质性的影响外,地形、地质、土壤类型、植被等的空间变异性,气象通量诸如降雨、入渗和蒸发等的时空变化性,以及研究方法和尺度对研究成果也有着限制性影响。在综述近年来相关方面研究的基础上,就当前森林水文研究中的若干定论与争议做出分析,并对今后的研究做出展望：进一步完善流域内各类型森林景观要素的水文效应研究,探索水文效应敏感型流域森林植被景观格局及其动态特征指标,深入研究流域河岸带森林植被的水文生态效应,加强森林植被水文效应的区域性对比和跨尺度整合研究     

三峡库区端坊溪小流域的森林水文效益

 三峡库区的森林水文作用,对于长江三峡水利枢纽工程的安全运行和效益发挥具有重要意义,对于改善和维持三峡库区的生态环境具有重要作用。根据1992— 2000年实测降雨、径流等观测资料,分析了三峡库区端坊溪小流域森林的林冠截留作用、林地枯落物的水文作用及森林覆盖率与土壤容重、土壤孔隙和小流域径流的关系。结果表明:三峡库区端坊溪小流域不同树种枝条基部直径与枝叶质量呈线性正相关,不同树种枝叶容水量与枝叶质量呈线性正相关,不同森林类型在场降雨中,林冠截留量为0.38～8.78mm,截留率为10.27%～49.48%,林冠截留量与降雨量呈幂函数关系;随着森林覆盖率的增加,林地的土壤容重减少,总孔隙度增加;主要森林类型中,针阔混交林林地枯落物的饱和持水量最大,端坊溪小流域枯落物层截留量可达到降水量的2.8%～6.3%;小流域径流量与同期降水量呈线性正相关。端坊溪小流域森林覆盖率每增加1%,小流域汛期径流深减少6.95mm。     

大兴安岭岭南几种主要森林类型土壤水文功能研究

通过对大兴安岭岭南5种主要森林类型枯落物和土壤持水性能进行的研究,结果表明：森林枯落物累积量为12.35～48.46 t/hm^2,针叶林的枯落物累积量明显高于阔叶林,各林分枯落物半分解层的累积量为未分解层的1.3倍以上;最大持水率变化范围565.66%～676.36%,平均值617.13%;最大持水量变化范围为92.70～319.96t/hm^2,平均值为193.68 t/hm^2,草类-落叶松林最大,杜鹃-白桦林最小,半分解层的最大持水量为未分解层的1.3～6.1倍。针叶林最大持水量大于针阔混交林,阔叶林最小;各林型的最大拦蓄率为416.55%～545.61%,平均值为454.12%;各林型的最大拦蓄量为71.5～200.27 t/hm^2,林型间平均值为125.97 t/hm^2;各林型的有效拦蓄率变化范围为327.28%～418.99%,林型间平均值为356.52%,有效拦蓄量变化范围为57.60～152.27 t/hm^2,林型间平均值为96.91 t/hm^2;土壤的总孔隙度和毛管孔隙度具有相同的排列顺序,非毛管孔隙度以杜鹃-白桦林最大（14.52%）,草类-落叶松林较小（7.09%）,蒙古栎林的毛管持水量和最大持水量都最大,分别达到了5682.60t/hm^2和7162.80 t/hm^2,草类-落叶松林最低,只有2683.60 t/hm^2和3817.00 t/hm^2。     

太行山不同林型枯落物持水性及生态水文效应研究

研究了太行山不同林型枯落物物持水性及生态水文效应,结果表明:（1）灌丛和混交林未分解层占总厚度的一半以上,阔叶林和针叶林半分解层占总厚度的一半以上;枯落物总蓄积量大小排序为针叶林>混交林>阔叶林>灌丛,不同林型半分解层蓄积量均占总蓄积量一半以上,表明了高海拔枯落物分解速度比低海拔枯落物分解速度快。（2）不同林型枯落物半分解层和未分解层最大持水量、最大持水率、有效拦蓄率、有效拦蓄量和自然含水率随海拔的增加而增加,基本表现为针叶林>阔叶林>混交林>灌丛,并且未分解层高于半分解层;针叶林枯落物有效拦蓄能力最强,灌丛最弱,即高海拔拦蓄能力较强,低海拔较弱。（3）土壤容重随着海拔的增加而降低,依次表现为灌丛>混交林>阔叶林>针叶林;土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度随海拔的增加而降低,其中毛管孔隙度在不同林型差异均不显著（p > 0.05）;土壤饱和含水量、有效调蓄空间、最大持水率、最大持水量和有效持水量随海拔的增加而增加,依次表现为针叶林>阔叶林>混交林>灌丛。（4）不同林型初渗速率与稳渗速率存在较好的幂函数关系,相关性分析结果显示土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均为极显著正相关关系（p < 0.01）,其中,非毛管孔隙状况对土壤渗透性的影响更为显著。综合分析表明:太行山森林水源涵养能力随海拔的增加而增加。     

分布式流域产流数学模型的研究

基于流域下垫面各个因子空间分布不均匀的特点 ,开发出一个参数分布式流域产流模型 ,将流域划分为一系列网格单元 ,采用连续方程计算每一网格单元的反映。模型可与地理信息系统连结 ,以获取网格单元的地理信息 ,可视化地显示和分析各单元格的基本情况以及对降雨径流的关系。采用此模型对陕西镇巴县的黑草河小流域进行了模拟 ,模拟结果与实际的洪水过程符合良好。