流域水文过程与植被相互作用研究现状评述

从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面,对国内外相关研究现状进行了总结分析。从中发现,当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性、交叉性学科。现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究,如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究,而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足,缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。有研究表明,气候变化已经影响到流域水文过程和植被生长,气候变化下的流域生态水文响应是水文学研究的前沿课题。水文学需要强化对流域生态水文机理的研究,只有在充分揭示流域生态水文机理的前提下,才能预测未来气候变化下的流域生态水文响应。生态最优性原理能够解释植被对外界环境变化的响应,从而被应用于描述植被与水文过程的相互作用。基于生态最优性原理的流域生态水文模型已逐渐成为生态水文学的研究热点之一。     

流域水文过程与植被相互作用研究评述

从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面，对国内外相关研究现状进行了总结分析。研究发现，当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性和交叉性学科。现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究，如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究，而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足，缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。研究表明气候变化已经影响到流域水文过程和植被生长，气候变化下的流域生态水文响应是水文学研究的前沿课题。水文学需要强化对流域生态水文机理的研究，只有在充分揭示流域生态水文机理的前提下，才能预测未来气候变化下的流域生态水文响应。生态最优性原理能够解释植被对外界环境变化的响应，从而被应用于描述植被与水文过程的相互作用。基于生态最优性原理的流域生态水文模型已逐渐成为生态水文学的研究热点之一。     

气候变化和都市化双重驱动下流域未来水文响应

近年来,受气候变化和人类活动的共同影响,流域的气候和水文状况发生了显著改变,分析变化环境下未来水资源演化格局成为当前国内外学者关注的重点研究内容之一。以柘溪水库流域为研究区域,利用人文因素和自然因素作为土地利用变化的驱动因子构建土地利用模型,采用MIROC5气候模式多个情景作为未来气候典型代表,利用分布式水文模型分析了气候变化和都市化双重驱动下的流域未来水文响应。结果表明:都市化发展明显增加了流域地表径流,减少了地下径流;而气候变化对水文响应驱动力比都市化对水文响应的驱动作用更强。     

气候与森林植被变化对水文影响的定量研究进展

如何科学定量地界定气候与森林植被变化对河川径流影响的贡献率,不仅是气候变化影响研究领域中的科学问题,而且也是目前流域管理者所关注和面临的难题。为了给森林植被削洪减灾的作用大小和影响程度提供一个科学的量化依据,在论述森林植被的水文作用及其局限性的基础上,阐述了气候与森林植被变化对流域水文影响贡献率的国内外研究进展。结果显示,由于研究方法的差异以及研究流域和尺度的不同,研究结果存在较大差异,有关的普遍规律研究仍在探索之中。     

植被恢复改变黄土高原产流模式问题初探

产流模式是研究所有水文及其相关学科问题之基。植被有效恢复深刻地改变了黄土高原土壤水文性质,进而影响地表产流模式,是黄河水沙变化归因分析中亟待研究的新问题。在有限时期内,地质地貌相对稳定,地表产流模式可以表征为降雨及水文下垫面的函数。植被恢复能增加冠层截留及地表糙率等,随植被恢复年限增加,土壤容重降低,土壤孔隙度和水稳性团聚体含量增加,土壤持水性能和入渗能力提升。通过对典型植被恢复流域河川径流过程分析,发现黄土高原部分地区的产流模式出现了从超渗产流向蓄满产流转变的趋势。植被恢复引起的土壤入渗能力增强、流域蓄水容量增大、调蓄能力增强是导致流域产流模式变化的主要原因。针对黄土高原地区产流模式变化对植被恢复的响应,指出未来应当加强植被恢复对土壤微结构、土壤水文物理特性及对产流模式变化影响的研究。     

城市化对水文循环的影响及应对措施

目前我国城市内涝、城市供水紧张、地下水枯竭等问题严重,针对这些问题指出其根本原因是快速城市化改造,改变了水文循环条件,打破了原本的水量平衡;对相关文献及水文资料进行分析,提出水文循环中降水、蒸发、地表径流这3个要素因城市化而产生的变化;针对水文循环演化所造成的问题,尤其是城市暴雨洪水问题,提出转变城市防洪理念和还原城市陆面两大对策。     

气候变化下水文模拟不确定性若干问题讨论

在阐释水文不确定性定义的基础上,根据气候变化下水文模拟不确定性的分类,总结了气候变化情景、水文模型和评估过程方面不确定性研究的基本范式,概述了每种不确定性的来源及影响,综述了气候变化下水文模拟不确定性研究进展。指出了未来水文系统模拟不确定性研究的重点和方向：结合复杂网络,增强对极端气候事件预估的可靠性;科学处理数据时间窗问题和冗余性,为无资料地区径流预测提供支撑;揭示变化环境下非平稳异方差性水文序列的发生规律。     

陆地生态系统模型及其与流域水文模型耦合的研究进展

陆地生态系统与流域水文循环通过复杂的生理学过程和水文学过程相互影响、相互作用,本文对陆地生态系统模型及其与流域水文模型的耦合研究进行了综述和讨论。将陆地生态系统模型分为基于静态植被和动态植被两种类型,讨论了两种类型包含的各种模型及其与流域水文模型耦合的研究进展。阐述了陆地生态系统模型与流域水文模型耦合在气候变化和人类活动影响研究中的重要意义,并分析了两者耦合研究的发展方向。     

未来气候变化对长江流域水资源影响分析

全球气候变化问题愈来愈引起社会各界的关注。气候变化将影响水文循环的变化,加剧一些地区的水资源分配不均,导致旱涝问题日趋严重,因此,如何应对气候变化对水资源变化带来的影响,在流域规划和水资源管理中越来越有必要。通过建立大尺度统计和概念水文模型,收集IPCC第4次评估报告中分析使用的24个全球气候模式在不同排放情景下对长江流域的气温、降水输出值,对长江流域及其分区域未来100 a的径流量进行了估算,对径流量的变化趋势进行了初步分析。结果表明:在不同排放情景下,受气候变化影响,长江流域地表径流在未来20～30 a间呈略微减小趋势,之后呈明显增大趋势。     

降雨对渭河流域陕西片径流的影响鉴别

水文循环的变化受控于自然和人类活动两组向量。结合渭河流域陕西片的降雨变化趋势,建立了运用分布式水文模型预测流域径流变化规律的情景分析方法。选取降雨作为流域径流的主要影响因子,随机设定一系列降雨情景,通过模型计算有效揭示降雨对流域径流及水文循环的影响效应。结果表明:在现状下垫面等条件下,渭河流域陕西片的地表水资源主要取决于降雨资源。对于不同的降雨情景,其年降雨总量对年径流总量影响显著,而年内的月径流量虽然呈现基本一致的变化趋势,但月径流量的峰值大小及出现时间呈现出明显的随机性。     

中国西部流域水循环重大科学问题及研究展望

水的问题是制约西部干旱区社会经济可持续发展的关键因素.认识水循环规律是研究地球系统水问题的基础.本文针对西部流域水循环的特点,列出水循环研究的重大科学问题,并展望未来水循环研究的重点内容.     

陆地生态系统模型及其与流域水文模型耦合的研究进展

陆地生态系统在全球生态系统中起重要作用,它与流域水文循环通过复杂的生理学过程和水文学过程相互影响、相互作用。本文对陆地生态系统模型及其与流域水文模型的耦合研究进行了综述和讨论。将陆地生态系统模型分为基于静态植被和动态植被两种类型,讨论了两种类型包含的各种模型及其与流域水文模型耦合的研究进展和应用情况。阐述了陆地生态系统模型与流域水文模型耦合在气候变化和人类活动影响研究中的重要意义,并分析指出两者耦合研究的发展方向。     

基于水文模型与遥感信息的植被变化水文响应分析

针对地表覆被改变带来的流域水文响应存在不确定性这一问题,为了探索我国南方山区植被变化下的水文过程时空演变规律,依据东江流域的土地覆被类型,结合野外调查试验与遥感数据提取典型植被特征信息,利用考虑水文、地形、土壤、植被等多要素综合的分布式水文模型DHSVM,对流域内各种典型覆被情景下的水文过程进行模拟,进而分析植被变化引起的径流、蒸发、土壤水变化的响应关系。结果表明:大面积人工种植桉树林,将会对流域水文过程产生较大影响,地表径流深比现状针叶林增大17.5%,蒸散发量减小18.1%,洪峰流量也有所增加,流域洪水灾害发生概率加大;当流域现有针叶林生态系统退化为草地时,多年平均径流量增加24.4%,蒸散量减少25.3%,不利于自然流域的水源含蓄;针叶林、阔叶林和混交林三类森林植被更替对流域的水文过程影响相比其他植被类型要小。研究成果为分析流域变化环境下的水文过程时空演变规律及其生态环境效应提供参考,对我国南方山区水资源管理规划和生态环境保护具有实际意义。     

西部干旱区流域水循环关键科学问题研究框架

水问题是我国西部干旱区实施大开发战略必须首先解决的重大科技问题,流域水循环研究是解决西部干旱区水问题的科学基础和前提条件。本文在总结西部干旱区流域水循环研究进展的基础上,探讨了当前干旱区水循环研究面临的关键科学问题,核心是:变化环境下流域水循环演变规律、土壤盐渍化机理、生态需水计算以及耦合模型尺度转换等问题。结合西部实施大开发战略的水资源合理配置、水资源开发利用与生态、环境相互间协调发展等国家重大需求,初步提出干旱区流域水循环研究框架,旨在为干旱区流域水循环研究提供参考。     

五台山清水河流域植被垂直带水循环过程研究

五台山为华北地区最高峰(海拔3058 m),发源于五台山的清水河流域,海拔梯度大,植被垂直分异显著,目前关于植被垂直带的水循环过程及其相互之间的差异研究尚显不足。为此,利用分布式水文模型WEP-L模拟清水河流域水循环过程,分析不同植被垂直带的水循环过程。结果表明:受气温显著升高影响,高海拔地区的季节性冻土消退、活动层变厚及土壤蓄水容量增加,促进降水入渗。海拔1500 m以下区域蒸散发主要受降水影响,而海拔1600 m以上区域则主要受能量的影响。不同植被垂直带的水循环过程差异显著,径流系数表现为:耕地亚高山草甸荒漠草地常绿针叶灌木林落叶阔叶林。研究结果可为山区流域水资源高效利用和生态建设提供科学依据。     

气候变化对滇中引水工程取水影响分析

气候变化正在逐渐改变全球的水循环现状,并对水文水资源及其应用产生重大影响。在联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)对气候变化趋势进行分析的基础上,优选近期、远期气候变化情景,并模拟在未来气候变化情景下金沙江流域干流主要断面的逐日流量过程,用以分析气候变化对金沙江干流石鼓断面水文干旱以及对滇中引水工程取水的影响。研究结果表明:受未来可能的气候变化影响,金沙江干流石鼓断面的水文干旱发生强度和发生频率都将有所增加,远期较近期具有高的不确定性;滇中引水工程不可取水天数和可调水量将会增加,但总体而言对工程的不利影响较小。     

长江源区水循环研究现状及问题思考

长江源区位于青藏高原腹地,海拔高、气温低,自然条件恶劣,水文气象监测站点很少,基础资料缺乏,水循环研究相对较少.综述了长江源区水循环研究和观测现状及其存在的问题和困难.目前,长江源区监测站点少且布设不合理,仪器设备运行维护困难,监测数据不能满足相关要求;对水资源变化趋势、下垫面径流效应、水循环机制、地下水运移等水循环机...     

气候-水文变化对水力发电的影响预估综述

气候变化可能改变河川径流的均值、极值、过程及可利用量,从而影响流域水电工程的规划建设和运行调度。因此,预测评估未来气候-水文变化对水力发电的影响具有重要意义。本文在简要阐述气候-水文-水电三者纽带关系的基础上,总结了国内外相关文献中影响预估的技术流程、主要模型与方法,从区域与季节差异、不确定性、综合影响及适应性调控等三方面分析预估结果,探讨现有研究存在的不足,并结合中国气候变化与水电行业的实际特点,展望了未来研究重点。建议进一步加强水文极值事件对水力发电影响、高海拔地区水循环机理及演变趋势等基础研究,并在考虑电力需求与多能互补的前提下,开展气候变化影响下的综合风险预估和整体适应策略研究。     

淮河流域历史覆被变化及其对水文过程的影响

以淮河流域蚌埠集水区为研究区域,利用淮河流域1700、1800和2000年3种历史覆被情景,结合陆面水文耦合模型(CLHM)定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域径流与主要覆被类型变化方式的定量关系。结果表明:CLHM模型可以较好地模拟淮河流域的流量过程,在研究区具有较好地适用性;三期覆被情景下主要覆被类型变化为林地转变为耕地或草地以及草地转变为耕地,此种变化导致流域总蒸发量减少了6.5%,流域出口研究期平均径流量增加了6.1%;极端覆被情况下,年均蒸发量由多到少依次为林地、草地和耕地;林地对流域径流过程的影响主要体现在洪峰上,相对于耕地,林地具有削减洪峰的作用;通过分析覆被类型变化与流域多年平均径流的相关关系,林地转变为草地以及林地转变为耕地是近400年来影响淮河流域水文过程及水资源分配的主要覆被变化因子。因此,合理规划土地利用格局对流域水资源高效利用具有重要意义。