闽江流域不同土地利用情景下的径流响应研究

通过构建适用于闽江流域的SWAT分布式水文模型，结合情景设置法，分别模拟研究区内不同土地利用情景下的径流过程，以定量分析土地利用变化对流域径流影响。结果表明：（1）经过参数率定的SWAT模型，率定期和验证期的评价指标R²>0.9，NSE>0.8，|PBIAS|<10%，符合模型径流模拟要求，在闽江流域具有良好的适用性；（2）相比闽江流域现状土地利用情景，耕地储备、建设开发情景下流域年均径流量分别增加12.41%，22.89%；植被恢复、分区调控情景下流域年均径流量减少4.09%，1.61%，林地和草地类型能有效减缓地表径流，减小径流年际变化量，而耕地、建设用地类型产流作用明显；（3）结合涵养指数值及丰、枯水期月均径流模拟结果分析，研究流域内林地和草地类型涵养水源、调节径流功能显著，耕地和建设用地类型径流调节能力较差，但前者水源涵养能力相对优于后者；（4）以"闽西北区合理开发耕地，保护森林，闽东北区推广坡度工业"为依据设置的分区调控情景，既能有效减缓与调节流域径流，又能保证区域粮食产量与促进经济发展，实现生态效益与经济效益统一，为闽江流域科学高效、可持续的土地利用规划提供参考。     

岷江上游流域不同土地利用与气候变化的径流响应研究

土地利用和气候变化对流域水循环和水资源的影响已经引起社会的广泛关注。以岷江上游流域为研究对象,以分布式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool）为研究工具,建立不同土地利用和气候变化情景,通过模型的校准与验证,模拟不同土地利用和气候变化的径流响应。模拟结果表明随着森林植被面积的减小径流量增大,且裸地增加对径流影响最显著。模拟径流量随着降水的增加而增大,且增加量主要产生于雨季。     

嘉陵江上游低山暴雨区植被恢复对沟道产流的影响研究

研究了嘉陵江上游低山暴雨区不同植被恢复阶段小流域沟道产流变化.结果表明:植被恢复可有效提高沟道产流的临界雨量,降低产流次数;径流开始时间和径流终止时间均有一定程度的延长,最大径流量滞后时间则不明显,产流总量明显减少;坡面径流次数、径流模数及单位面积最大次径流量均低于沟道径流.研究表明,严重退化区经过植被恢复形成的森林生态系统森林水文效应及水源涵养效益有了明显的提高.     

川西亚高山区域的水源涵养功能变化趋势

[目的]揭示川西亚高山区水源涵养功能的变化趋势,为明确该区的水源涵养动态特征提供科学依据.[方法]以岷江上游的杂谷脑河流域为例,根据杂谷脑河流域出口处的历年降水、气温和水沙资料,应用水量平衡原理,研究该流域水源涵养能力的变化特征.[结果]①研究区径流量呈明显减少趋势,平均每年减少2.83 mm,即水源涵养量平均每年提升...     

修河上游流域4种森林类型的水源涵养功能评价

为定量评价修河上游流域森林生态系统的水源涵养功能,对流域内4种主要森林类型（杉木林、马尾松林、阔叶林、毛竹林）枯落物层和土壤层的结构、持水性能进行了研究。结果表明:（1）4种森林类型枯落物现存量的变化范围为3.50～5.99 t/hm²,其中杉木林枯落物的现存量最大,毛竹林最小;枯落物最大持水量表现为阔叶林 > 马尾松林 > 杉木林 > 毛竹林,说明阔叶林的枯落物层比针叶林和毛竹林有更大的水源涵养能力;（2）4种森林类型的土壤容重表现为马尾松林 > 杉木林 > 毛竹林 > 阔叶林,表明4种森林类型中,阔叶林更有利于改善土壤结构;土壤水源涵养能力表现为毛竹林（376.50 t/hm²） > 阔叶林（373.17 t/hm²） > 马尾松林（213.50 t/hm²） > 杉木林（186.42 t/hm²）;（3）林分枯落物层和土壤层的综合水源涵养能力表现为毛竹林 > 阔叶林 > 马尾松林 > 杉木林。结果说明修河上游流域阔叶林、毛竹林的水源涵养功能优于针叶林,建议加强保护阔叶林和毛竹林,适当改造针叶林,以提高当地森林生态系统的整体水源涵养能力。     

吉林省辽河流域不同植被类型土壤水源涵养能力分析

选取吉林省辽河流域6种样地类型(阔叶林、针叶林、针叶混交林、灌木林、草地、农田),研究不同植被类型土壤在0～60 cm深度的结构特征、持水能力和渗透能力，并综合评价不同植被类型土壤的水源涵养能力，为营建水源涵养林提供支撑。结果表明：(1)除农田外其他样地类型土壤的容重随着土层深度的增加而变大，土壤总孔隙度和毛管孔隙度随着土层深度的增加而减小；(2)不同植被类型土壤的持水能力表现为阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌木林>草地>农田，土壤渗透能力表现为针阔混交林>针叶林>灌木林>阔叶林>草地>农田；(3)不同植被类型土壤的水源涵养能力为阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌木林>草地>农田，吉林省辽河流域内阔叶林的水源涵养能力最优，农田的水源涵养能力最差，退耕还林工程可以提高土壤的水源涵养能力。     

基于InVEST模型的伊洛河流域水源涵养能力评估

水源涵养是生态系统最重要的服务功能之一,黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要强调聚焦重点区域,恢复重要生态系统,对强化水源涵养能力提出了新的要求。收集并分析伊洛河流域1975-2019年的气象及下垫面资料,采用InVEST模型产水模块计算1975-2019年伊洛河流域每5年1期共9个时段的产水量,采用流速系数、土壤饱和导水率等对产水量进行修正,估算流域的水源涵养量,具体分析伊洛河流域降水、产水与水源涵养的特征及其相关关系。结果表明:1975-2019年,伊洛河流域多年平均水源涵养量为11.3 mm,多年平均产水量为143.2 mm,产水量及水源涵养量整体呈现先增后减的变化趋势,在1980-1984年达到峰值;流域水源涵养能力空间分布特征为上游植被丰富、土石山区水源涵养能力强,中下游相对较弱;对流域气象要素单相关及复相关分析,水源涵养能力与降水显著正相关,与参考作物蒸散发相关性不显著;流域内土地利用变化在一定程度上影响水源涵养能力空间分布,上游水源涵养高值区及退耕还林还草区受影响显著。研究结果可为相似流域水源涵养能力的评估提供参考。     

北川河流域典型林型水源涵养能力评价

森林是水源涵养功能的基础和载体,青海省北川河流域森林覆盖较好,但当前流域内林地的水源涵养情况尚不清楚.本研究选取青海云杉、白桦、华北落叶松、沙棘和青杨这5种在流域内典型树种,对林冠层、枯落物层和土壤层的10个与水源涵养功能密切相关的指标进行流域森林水源涵养分析评价,同时采用层次分析法获得各林种和各指标的权重.结果显示:在林冠层的比较中,青海云杉和白桦的水源涵养能力最佳,华北落叶松次之,沙棘和青杨居末;但在枯落物层的比较中,华北落叶松、白桦和青海云杉的水源涵养能力较好,青杨居中,沙棘表现最差;而在土壤层的比较中,青海云杉和白桦同样水源涵养能力较好,沙棘居中,青杨和华北落叶松较弱.同时,在利用层次分析法检验得到:青海云杉权重最高,达到25％,另外土壤层的水源涵养能力占林冠、枯落物和土壤这3层比重最大,为70.51％.综合林冠、枯落物、土壤和层次分析比较结果,当前水源涵养能力排序为:青海云杉林地＞白桦林地＞华北落叶松林地＞沙棘林地＞青杨林地.这一结果为进一步讨论流域内植被景观格局和空间优化配置提供了参考和理论依据.     

长江三峡地区森林变化对径流泥沙的影响

针对长江三峡地区森林变化及降雨、径流及泥沙运动的特点,采用流域自身对比法,在长江三峡库区选择了雾渡河流域的森林、径流及泥沙等观测数据,研究径流及泥沙运动特性.分析研究了森林变化与年径流量、枯水期径流量、洪枯比及年输沙模数间的关系.结果表明,在雾渡河流域内,森林覆盖率每减少1个百分点,年径流深增加3.55 mm,枯水期径流深减少4.61 mm;活立木总蓄积量每减少1万m3,年径流深增加3.75 mm;枯水期径流深减少4.87 mm.森林覆盖率每减少1个百分点,洪枯比增加0.83,年输沙模数增加67.5 t/(km2·a);活立木总蓄积量每减少1万m3,洪枯比增加0.88,年输沙模数增加71.3 t/(km2·a).     

基于SWAT模型的南渡江上游流域径流对气候变化的响应

为了评估未来气候变化对热带岛屿性森林流域径流的影响,以海南岛南渡江上游流域为例,构建本地化SWAT模型,基于CMIP6全球气候模式数据提取的气候变化信号,定量辨析了流域径流量对气候变化的响应。结果表明:(1)南渡江上游流域年平均径流量16.1 m³/s,旱季和雨季径流量分别占年径流量的17%,83%;(2)1961—2020年南渡江上游流域年平均径流减少趋势不显著,其中旱季径流增加4.6%,而雨季径流减少9.9%;(3)流域旱季径流增加量远低于雨季径流减少量致使年平均径流量减少,旱季径流增加由降水增多所致,雨季气温升高引起蒸发加剧是造成径流减少的关键;(4)在CMIP6计划的SSP119,SSP126,SSP434,SSP245,SSP460,SSP370和SSP585路径下,21世纪不同时期研究区径流变化主要受降水变化的影响,而21世纪后期气候变化加剧会引起研究区径流变化幅度加大。研究区径流对降水变化的敏感性高于气温,降水变化主导未来时期南渡江上游流域的径流量变化。     

岷江上游景观格局与土壤侵蚀变化——以杂古脑流域为例

[目的]探索不同景观格局对流域土壤侵蚀过程的影响及动态变化,为岷江上游的生态保护和恢复工作提供依据。[方法]应用景观生态学理论与通用土壤流失方程(USLE)分析岷江上游杂古脑流域1990年和2015年的景观格局变化与土壤侵蚀变化。[结果]杂谷脑流域景观类型动态主要表现为草地面积由70 125hm~2增加到82 568hm~2,林地和耕地面积少量增加,未利用的其他地类面积减少了12 542hm~2。该区域25a来植被覆盖度显著提高,土壤侵蚀程度显著下降;2015年中度侵蚀强度以上的土壤侵蚀发生面积均出现下降,极强度侵蚀活动的发生面积下降了36 102.69hm~2。[结论]25a间杂古脑流域以草地为主的植被恢复和景观格局变化,有效降低了该区域的土壤侵蚀强度,减少了水土流失。     

长江上游森林涵养水源效益及其经济价值评估

 为丰富森林生态系统功能的价值量化研究,客观评价我国西南地区生态建设所取得的效益,以长江上游为对象,根据区域自然地理环境条件的差别,将其划分为暗针叶林、针阔混交林、阔叶林、经济林、竹林、灌木林6个自然地理类型区。利用区域降水量和产流特征参数,计算了长江上游森林涵养水源能力。采用水源调节“替代工程的影子价格”原理,计算了该地区森林生态系统的水源涵养经济价值。结果表明,长江上游地区森林生态系统的年水资源涵养量为1288.5亿m3,主要集中在高山峡谷森林区,涵养水源的年经济价值为431.6亿元。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的] 研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响,为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法] 利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据,基于趋势分析和双累积曲线等方法,探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982-2018年,黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%;在黄河中游地区植被覆盖度增加1%,蒸散发量增加了3~4 mm;在生态恢复区土壤水分呈下降趋势,下降速率为0.001 3%/a;各站点的平均径流量在1961-2018年呈逐年下降趋势,以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论] 由于生态恢复和暖干化的气候背景,黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源,减少人为干扰,以自然植被恢复为主。     

黄土高原小流域水土保持林空间配置对场降雨径流影响的模拟

合理的水土保持林空间配置是黄土高原植被恢复和水土保持功能持续提高的关键。在对HEC-HMS分布式水文模型参数进行率定的基础上,探讨该模型在黄土高原小流域中的适用性,模拟水土保持林覆被率以及水土保持林空间配置对场降雨径流的影响。结果表明：HEC-HMS分布式水文模型在黄土高原小流域中的应用效果良好,径流系数、洪峰流量均随森林植被覆盖率的增加而减少,随着水土保持林覆被率的提高,流域对高强度暴雨的调控能力将得到极大的提高;当水土保持林位于流域的上游、中游时,场降雨的径流量、洪峰流量均降低,水文调节效果较好。因此,在干旱的黄土高原应该适度造林,在小流域中配置水土保持林时,应该配置在上中游。     

黄河生态系统特征及生态保护目标识别

根据黄河流域生态和环境状况,对黄河流域进行了生态分区,并阐述了各生态区的特征。在黄河河道湿地研究和黄河水体内顶级物种(鱼类)的调查分析基础上,确定了黄河不同类型生态保护区的生态保护目标:从流域角度而言,黄河上游的主要生态保护目标是植被和水源涵养林;中游应以水土保持为主,主要是恢复和保护植被;下游以保护湿地类型和维持湿地面积为重点,保护生物多样性和重要鸟类资源。黄河水生态系统中的主要保护物种应是珍贵经济鱼类北方铜鱼、河口洄游鱼类刀鱼、鲤鱼等,主要保护的生态区包括库区湿地、河口湿地、河道湿地以及景观娱乐水域等。     

黄土高原植被变化与恢复潜力预测

采用GIS技术与地统计方法,基于黄土高原2000—2018年的MODIS遥感影像,选取归一化植被指数探讨研究区植被时空变化特征,采用相似生境法预测黄土高原植被恢复潜力。结果表明:黄土高原2000—2018年低植被盖度区域面积减少,高植被覆盖度面积不断增加。黄河中游头道拐至龙门区间植被变化最为显著,平均增长速率为0.015~0.050/a,其中,延河上游、清涧河及秃尾河流域的植被盖度增长速率最高,均超过了0.015/a。受城市化影响,汾渭平原的下游干流区植被盖度显著降低。相似生境法预测黄土高原未来植被恢复潜力的空间差异性显著,东南部地区植被盖度接近或达到最大恢复潜力,无恢复空间;在丘陵沟壑区和风沙区的交错地带部分地区植被盖度较现状仍有25%~50%的提升潜力。由于黄土高原植被受退耕还林草工程影响,人工植被干扰强烈,受到该区降雨与水分承载力限制,未来植被恢复需调整植被类型、优化植被结构与格局,提升区域生态系统功能。本研究结果可为黄土高原未来植被恢复与水土保持规划与布局提供理论与方法支撑。     

植被恢复对青海省北川河流域水循环演变趋势的影响

[目的] 研究植被恢复对流域水循环的影响,明确植被恢复条件下流域水资源的演变趋势,为指导干旱半干旱地区开展科学的植被恢复工作提供数据支撑。[方法] 结合青海省北川河流域植被覆盖变化及长序列气象、水文数据,分析流域尺度水循环要素的演变趋势,分析植被恢复对关键水循环要素演变的影响作用。[结果] 20世纪80年代以来,北川河流域丘陵山区植被覆盖快速增加,仅2000—2019年期间平均增幅14.98%,最大增幅52.2%。1956—2019年,流域年降水量相对平稳,但年径流量呈不显著衰减趋势,平均降幅1.60×10⁷ m³/10 a,流域生态用水量增加是造成径流衰减的主要原因;植被恢复改变了流域大气降水的时空分配,在空间上更多降水用于流域内部生态消耗,减小了对下游的水源供给量,在时间上更多降水参与土壤水—地下水循环,延长了向流域外的排泄周期;地表风速、水面蒸发量、干旱指数等气象要素显著降低。[结论] 植被恢复影响下,北川河流域生态用水量增大,径流量衰减,降水—土壤水—地下水循环过程的水量比例增加,流域水源涵养能力不断提高,半干旱的气候条件有所改善。     

岷江上游生态环境地质概况及其质量的模糊评价

岷江上游是成都平原经济区的生态屏障和水源生命线。在生态环境地质调查的基础上,选定了岩性、构造、地形地貌（海拔高度）、植被覆盖生态区、地表水、地下水、土壤类型及地质灾害等8个评价因子,采用模糊数学的方法对岷江上游生态环境地质质量进行了评价,评价结果与研究区的实际情况基本相符。     

区域水土保持生态修复模式及效果评价——以长江流域两当河上游为例

根据长江流域两当河上游的环境特点,提出了自然力与人工辅助相结合的水土保持生态修复技术及建设模式,包括退化林地修复模式、荒山荒坡修复模式、农地修复模式和生态辅助措施.并应用遥感技术和地面人工调查相结合的方法,对生态修复模式实施的效果进行评价.结果表明,两当河退化生态系统修复效果明显,农田退化系统恢复效果显著,植被盖度提高,种群数量增加,生态系统向良性演变.