浅谈森林水文效应的研究进展
我省全面启动生态省建设，根据其功能划分，主导生态功能为保持和提高源头径流能力与水源涵养能力，保护生物多样性和保持水土。保护和发展方向主要是：搞好退耕还林、封山育林，建设水源涵养林。森林植被具有涵养水源、调节径流、改善水质、保护土壤和水环境等水文功能，现已成为共识，但森林对河流总径流量的影响却长期存在争论，国内外专家几十年的研究积累了大量正面和反面的例子，取得了积极的成果，但综合性的多因子森林水文效应定量研究较少，按流域进行的综合性研究分析还很薄弱。应该认为，由于各地流域面积、植被类型、气候特征、地质地貌条件、土壤结构等因素的差异，森林对河流年径流量的影响也因地而异，一个地区所获得的结论不能外推，以采伐森林来获得河流径流量增减的措施更不能盲目引用。本文对多年降雨、水文和森林覆盖资料进行分析，评估该流域森林覆盖率对河流径流能力的影响，对指导实践生态省建设有积极意义。森林水文效应是森林环境效应的组成部份，也是森林生态效益计量与评价研究的重要内容之一。
１．水资源的挑战
水是人类生存和发展的基本物质条件之一。从人类出现之日起，就以这种或那种方式影响地球上的水文系统，利用它，又同它斗争。水的消耗量同人口增长，经济发达程度，以及文化进步等有密切关系。我国人均耗水量约为600多立方米/年。据外国专家估算，20世纪初，全世界耗水量大约是4×1011立方米/年，到1950年11×1011立方米/年，1975年为3×1012立方米/年。2000年为6×1012立方米/年，为20世纪初的15倍。虽然增长速度有增快趋势，但世界总耗水量这个数字同地球上水圈的水总贮量15×1017立方米相比较，所占比例很小。
第一，我们通常所称的“水资源”并不是水圈的全部贮水，而是指和人类生活及工农业生产有密切关系的，能直接利用的一部分淡水，包括浅层地下水，湖泊（淡水），河川径流及土壤水等，这部分水的贮量约占地球上总水量的千分之三。
第二，因受大气环流，季风，距海洋远近，以及下垫面特征的影响，水资源的空间分布不均。全世界约有1/3的土地属干旱区，水资源严重不足，水资源空间不均的情况同土地资源，人口分布，工农业分布的不均分布相结合，加剧了区域性水资源不足的矛盾。同农业生产需水的季节性，工业生产和人的生活用水持续不断的需要，也产生很大矛盾。水分不足形成的干旱和水分集中过多所带来的洪水危害，一直是人类生存和发展过程中经常性的自然灾害。
第三，人类对水资源的开发利用受自然条件和社会经济及技术条件的限制，到目前为止，已开发利用的水资源只占可利用水资源的很小比例。虽然，人类一直不断地在扩大水资源的开发利用。有的水资源，如地下水又存在开发利用过度，以致带来一系列新问题。如地下水位显著下降，地下水漏斗状下降等。还有就是水资源严重污染，据统计全世界污水排放量达75×1010立方米/年，加剧了水资源短缺的矛盾。由于污染，全世界约有60%的居民饮水达不到卫生标准，这不仅
生态环境 2006, 15(6): 1391-1396 https://www.doczj.com/doc/568556428.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.doczj.com/doc/568556428.html, 基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX-SW-446） 作者简介：赵少华（1980－），男，博士研究生，主要研究方向为农业生态及遥感水文生态。Tel: +86-311-85814806; E-mail: zshyytt@https://www.doczj.com/doc/568556428.html, *通讯作者 遥感水文耦合模型的研究进展 赵少华1, 2，邱国玉1，杨永辉2 *，吴 晓1，尹 靖1 1. 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室//北京师范大学资源学院，北京 100875； 2. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心//河北省节水农业重点实验室，河北 石家庄 050021 摘要：遥感水文的耦合模型在目前生态环境领域，特别是在水资源的应用和管理中其作用日益重要，具有大流域尺度上快速应用、实时动态监测等优点。结合国内外近年来取得的研究成果，文章综述了遥感水文耦合模型的研究进展。首先介绍了遥感技术在水文学中的应用，讨论了它的分类发展概况，接着介绍了几种主要的遥感水文耦合模型及其应用实例，包括SCS （Soil Conservation Services ）模型、SiB2（Simple Biosphere Model version 2）简化生物圈模型、SRM （Snowmelt Runoff Model ）融雪径流模型以及SWAT （Soil and Water Assessment Tool ）模型，最后展望了遥感水文耦合模型未来的发展趋势，指出尺度问题上的时空变异性仍是其发展的关键，与GIS （Geographic information system ）及其他空间技术的相结合是其未来发展的重要方向，从而为水文学、水资源的预测评价等研究提供参考。 关键词：遥感；水文；径流；流域 中图分类号：P338.9 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）06-1391-06 水文模型是以水文系统为研究对象，根据降雨和径流在自然界的运动规律建立数学模型，通过电子计算机快速分析、数值模拟、图像显示和实时预测各种水体的存在、循环和分布，以及物理和化学特性[1]。通过对各种参数的计算，水文模型可以对河流、流域、径流以及水体等进行监测预报、水资源调度等。然而随着社会的发展和科学技术的不断进步，对水文模型的功能要求也越来越多，也越来越高，从单纯的流域某控制断面的洪水预报到全流域的洪水、水资源调度，导致模型的框架结构越来越复杂。地理信息技术和遥感技术的发展更是大力促进了水文模型的应用和发展。对于遥感在水文模拟中的应用，Schultz [2]举出了利用多光谱Landsat 卫星数据估算模型参数、利用NOAA 红外卫星数据作为模型的输入量来计算历史的月径流量以及应用雷达测雨数据于分布式模型中来实时预报洪水的三个例子。水文模型需要大量的空间数据，通过遥感技术可以为其提供DEM （数字高程模型）、土地覆盖/利用、降雨、地表温度、土壤特性、LAI （叶面积指数）和蒸散发等资料[3-5]。 遥感水文的耦合模型是流域水文模型发展的一个重要方向，有广阔的发展前景。简单来说，遥感水文耦合模型就是与遥感信息相结合的水文模型，模型中可以直接或间接地应用遥感资料，通过遥感水文耦合模型可以在更大范围内更准确地估算流域的水文概况、水体变化监测、洪水过程监测 预报等。然而目前国内外对遥感水文耦合模型的研究还不多，还没有对该方面的研究做系统深入的报道，本文正是基于此目的，综述了近年来遥感水文耦合的模型在国内外取得的研究成果，分别讨论了它的分类发展概况、几种主要的遥感水文耦合模型及未来的发展趋势，以期为水资源、水文学的预测评价研究等提供参考。 1 遥感技术在水文学中的应用 遥感技术在水文学中的应用大致可分为两个方面：一是直接运用：如降雨量变化的估算[6]、水体（湖泊、湿地等）面积变化的推算[7-10]、冰川和积雪的融化状态监测以及洪水过程的动态监测等（其中监测洪水过程的动态最具有代表性）。如Zhang 等[11]在长江的汉口段流域上，提出利用高分辨率的QuickBird 2 卫星影像资料估算河流流量的方法，该法通过与河流宽度－水位及遥测水位－流量关系曲线耦合来测量河流水面宽度变化，从而准确评估其流量。二是间接运用：利用遥感资料推求有关水文过程中的参数和变量。通常是利用一些统计模型和概念性水文模型、经验公式等，结合遥感资料来获取诸如径流、水质（如全氮TN 、全磷TP 、悬浮物SS 、化学需氧量COD 、生物需氧量BOD 等）、 土壤水分等水文变量[12] ，如对径流的估算，可通过估算降雨、截流、蒸散发和土壤蓄水量等参数来进行[13]。对于全球或区域尺度上的蒸发估算，遥感技术不仅具有对大面积地面特征信息同时快捷获得
湿地的概念和设计原则 今年2月2日是第13个世界湿地日，其主题为“从上游到下游，湿地连着你和我”。 湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，具有巨大的生态功能，对维护地球的生态平衡具有十分重要的作用。由于兼具陆地生态系统和水生生态系统的特点，湿地是地球上生产力最高的特殊生态类型，具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候、美化环境和维护生物多样性等重要生态功能。湿地也因此被誉为“地球之肾”、“天然水库”和“天然物种库”。 然而随着人类社会经济的发展，全球湿地不断遭到过度开发和破坏。为加强对湿地的保护和利用，19 7 1年2月2 日，来自18个国家的代表在伊朗南部海滨小城拉姆萨尔签署了《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》（简称《湿地公约》〉。这一公约于1 9 7 5年12月正式生效。为了纪念这一创举，并提高公众的湿地保护意识，1 9 9 6年《湿地公约》常务委员会第19次会议决定，从1 9 9 7年起，将每年的2月2日定为世界湿地日。 中国湿地资源丰富，单位面积大于10 0公顷的湿地总面积为3 8 4 8万公顷，居世界第四、亚洲第一。中国自19 9 2年加入《湿地公约》后，采取了一系列重要措施保护湿地，目前已有超过4 0 7。的自然湿地得到有效保护。2008年我国新增国际重要湿地6块，总数达到3 6块；新建国家 湿地公园2 0 个，总数达到38个；全国湿地类型自然保护区达到550多处。 住房和城乡建设部十分重视城市湿地公园的建设和管理，到目前为止已批准建立5批共30个国家城市湿地公园。 世界自然资源保护联盟、联合国环境规划署和世界自然基金会编制的世界自然保护大纲 中，湿地与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统。湿地学是一门自身科学体系尚待完善 的年轻学科。由于湿地环境的过渡性、生物群落的相兼性、所处自然条件的复杂性，使湿地 边界的划分非常困难。近一个世纪以来，世界各国给湿地所下的定义就有50多种。 湿地的定义 根据性质差异可分为狭义和广义的湿地定义两种。 1.狭义的湿地定义 1956年美国渔业和野生动物保护组织的定义为：被浅水、暂时或间歇水体所覆盖的低地， 包括以出露植被为明显特征的浅湖和池塘；不包括永久性河流、水库和深湖泊的水面，以及 那些对湿地植被生长没有什么效果的暂时性水面。 20世纪70年代末该组织对湿地定义作出修正：陆地生态系统和水域生态系统之间的转 换区，其地下水位通常达到或接近地表或处于浅水淹覆状态。 湿地的三个基本特征：湿地水文、湿地植物和湿地土壤。 狭义的湿地定义强调湿地生物、土壤和水文的彼此作用，以及三大因子的同时存在。符 合湿地处于水陆过渡带的特殊地位，反映了湿地生境多样性的典型特征。 可能出现的问题：由于湿地与开阔水体是紧密联系的，人为地彼此隔离开来，会在保护 管理上出现难题。 2．广义的湿地定义 1971年《关于特别是水禽栖息地的国际重要湿地公约》定义为：不问其为天然或人工、 长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低 潮时水深不超过6m的水域。 广义的湿地定义告诉我们什么可以划入湿地，并未指出湿地共同的本质特征。陆地生态 系统和水域生态系统之间的转换区，其地下水位通常达到或接近地表或处于浅水淹覆状态。 有学者认为广义的湿地定义在管理上有明显的优点：陆地是湿地镶嵌的背景基质，沼泽、
地表水环境影响评价——紫金山铜矿环境影响报告书（报批版） 评价项目紫金山铜矿开发过程中将产生废水、废气、噪声和固体废物等污染源，其 中主要是废水和固体废弃物，并伴有植被破坏、土层扰动等可能导致水土流失与影响矿区生态的问题。 结合区域环境特征和环境保护目标的分布情况，确定的评价项目有地表水环境、生态环境和大气环境。 评价工作等级 （1）地表水环境影响评价工作等级 紫金山铜矿正常情况下的废水排放量为5700～12300m/d，主要污染物有pH、Cu、3Pb、Zn、As 和Cd，排入的地表水体为汀江。汀江年均流量为185m/s（属大河），3水质按Ⅲ类标准控制。根据《环境影响评价技术导则－地面水环境》（HJ/T2.3-93），确定地表水 环境评价工作等级为二级。 评价内容 （1）地表水环境影响评价 采矿废水正常和事故排放情况下对汀江的影响；选冶废水事故排放情况下对汀江的影响。 评价因子 （1）地表水环境评价因子：pH、Cu、Pb、Zn、As、Cd。 环境质量现状． 由表4－5可知：汀江及旧县河各项水质指标均符合《地表水环境质量标准》(GB3838 说明汀江及旧县河的水质情况良好。％，2002)“Ⅲ类标准”要求，其达标率为100－地表水环境影响预测与评价 1 预测模式及参数选取
1.1预测模式选取 由于在铜矿排入汀江处建有金山电站，堆浸场废水排入金山电站库区内，520m 中段废水排入发电站下游的汀江，故评价分排入库区和汀江两种情况进行预测，同时考虑金山电站发电期（非发电期）水文情况。 （1）汀江：混合过程段采用二维稳态混合模式（岸边排放），混合过程段的长度计算采用(2)式。 M ＝(0.058H+0.0065B)(gHI)1/2 y 式中：C —预测点污染物浓度，mg/L ； (x,y) Q —废水排放量，m/s ； 3p C －污染物排放浓度，mg/L ； p C —河流上游污染物浓度，mg/L ； h x —预测点距排放口的距离，m ； y —预测点距岸边的距离，m ； B —河流宽度，m ； u —河流中断面平均流速，m/s ； M —横向混合系数，m ；/s 2y H —河流平均水深，m ； a —排放口到岸边的距离，m ； I —河流坡降； g —重力加速度，取9.81m/s 。 2 （2）金山电站库区：预测模式选用(3)式。 式中：符号含义同前。 ）汀江：完全混合段采用河流完全混合模式（3) +Q+CQ/(QC ＝（CQ hhpphp 式中：符号含义同前。 参数选取1.2 ）按导则中推荐的经验公式求取。横向混合系数（M y 水文参数1.3 水文基本特征(1)、/s ，多年日平均最大流量4090m 据上杭县水文站资料，汀江年平均流量186m/s 33 ，年平均含沙993.3mmm ，年平均径流深度，年径流量58.49×108.45m 最小流量/s 338 1370kt 。，年平均输沙量量0.25kg/m 3 旧县河为境内汀江第一大支流，发源于连城莒溪白眉山北麓，经新泉进入上杭县境内，流经南阳、旧县、临城三个乡，在临城乡九州村汇入汀江。上杭县境内流，1090m/s 多年平均流量47.3m/s,多年日平均最大流量域面积716km ，河长45.38km ，323 /s 。最小流量2.23m 3 ，0.0012m/m ，坡降为50m ，平均水深为0.77m 汀江水文基本参数：枯水期河宽为 。0.0026m ·s 粗糙率为-1/3 金山水电站对汀江水文的影响(2)，死m ×10100.55×m ，调节库容0.264金山水电站总库容（校核洪水位以下）3388 4.95km 。m0.28×10，正常蓄水位设计水库面积库容238不发电时22:00，和5:00～金山电站正常情况下放水发电时间为每天8:00～12:00 丰(个小时电站下泄流量为零。雨季～13:0014:00，即在一天中有11～间为23:007:00和 24小时放水发电。水期)整天年最枯月平均根据金山水电站的发电情况，本评价考虑最不利情况，选择近10 1。—/s 流量16.7m 作为上游来水量，相应的水库出流（根据径流调节）详见表5 3
森林水文效应 解释 森林水文效应hydrological effect of forest 森林对蒸发、降水、径流等水平衡要素及河流、地下水、泥沙等水文情势的影响。又称流域森林影响。 对蒸发影响 森林地区的降水，为林冠枝叶和林下枯枝落叶层截留。截留作用主要发生在降雨初期，一次降雨最大截留量有一定的数值。林冠枝叶截留的雨量最终消耗于蒸发，它与散发量（通过根、茎、叶向大气逸散的水量）、林内地面蒸发量共同构成林地蒸散发。林地蒸散发中散发量占很大比重，地面蒸发量较小。气候湿润，有充沛水分供给蒸发的地区，森林对流域的蒸散发影响不大；气候干燥，水分供应不足的地区，林区蒸散发比非林区大。 对降水影响 各家看法出入很大，一般认为由于林冠大量蒸腾，林区上空水汽含量增多，湿度大；大气中水平气流经森林阻碍被迫抬升等，都有利于降水；林区内多水平降水。苏联卡明草原58年观测资料表明，森林地区降水量比空旷地区大9％。中国的野外调查及实验资料也有这样的现象。但亦有不少资料表明，森林对降水没有影响或影响甚微。 林下土壤的下渗强度一般比非林地要大得多。这与林地落叶层能减缓地表径流流速、森林土壤中根系发育、土壤中有机质多、团粒结构发育等有关。据中国科学院地理研究所在陕西省黄龙林区的测定，林地的稳渗率比周围的耕地和草地都大。 对径流影响 包括对洪水、枯水、年径流量和径流年内分配等的影响。对于一次孤立的洪水，森林有明显的降低洪峰、减少洪水流量、延缓洪水过程的作用。对于连续洪水，林区洪水流量通常比非林区大。在一般情况下，流域内林区枯季径流量比非林区大，年内分配也较均匀。森林对年径流的影响比较复杂。森林流域年径流量比无林流域小，森林砍伐后会使年径流量增加。大面积森林随气候和下垫面性质不同，其结果也大不相同。苏联在喀尔巴阡山南北坡36个流域内的调查表明，年径流量随林率的增大而增加。中国通过对比流域分析表明，北方干旱地区年径流量随林率增大而减小（石质山区除外），南方湿润地区则相反。从热带到温带，年径流量均因森林砍伐而增加，造林后则使年径流量减少。 对地下水影响 较为复杂，一般认为山区森林下渗的水量对地下水补给有利；平原森林对地下水影响随气候条件不同而异。
流域水文模型研究现状及发展趋势 发表时间：2018-09-11T16:04:44.667Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：王慧锋 [导读] 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。 安徽国祯环保节能科技股份有限公司安徽省 230088 摘要：地球上的水文事件，是一种诸多因素相互作用的结果，在尚未找到复杂水文现象的科学规律之前，通过建立水文模型来仿真有关水文事件是一种合理、可行的途径。随着计算机技术和一些交叉学科的发展，分布式物理模型被广泛提出，并逐渐成为21世纪水文学研究的热点课题之一。基于此，本文主要对流域水文模型研究现状及发展趋势进行分析探讨。 关键词：流域水文模型；研究现状；发展趋势 1、前言 流域水文模型是为模拟流域水文过程所建立的数学结构，在进行水循环机理的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用，能有效应用于水文分析、水文预报、水资源开发、利用、保护和管理等方面。目前，国内外开发研制的流域水文模型众多，结构各异，按照不同的分类方法可划分为不同类型的流域水文模型。 2、模型的发展及现状 流域水文模型的研究始于20世纪50年代，早期主要依据传统产汇流理论和数理统计方法建立数学模型，应用于水利工程规划设计和洪水预报等领域。其间系统理论模型和概念性水文模型得到了快速充分的发展，国外曾出现了几个著名的概念性水文模型。比如，最简单的包顿模型和最具代表性的第Ⅳ斯坦福模型。包顿模型是澳大利亚的包顿（W.C.Boughton）先生于1966年研制成功的一个以日为计算时段的流域水文模型，在澳大利亚、新西兰等国有着广泛的应用，比较适用于干旱和半干旱地区。由N.H.克劳福特先生和R.K.林斯雷先生研制的第Ⅳ斯坦福模型（SWM-IV）是世界上最早也是最有名的流域水文模型，此模型物理概念明确，结构层次分明，为以后许多模型的建立提供了基础。此后比较有名的还有萨克拉门托模型和水箱模型。水箱模型是对水文现象的一种间接模拟，模型中并无直接的物理量，参数简单，操作简便，在我国湿润地区的水文计算和水文预报中采用较多。 水箱模型由菅原正已先生在20世纪50年代提出，对我国流域水文模型的发展影响较大。国内的流域水文模型在20世纪70年代至80年代中期也得到蓬勃的发展，其中典型代表为赵人俊教授等于70年代提出的新安江模型。新安江模型在湿润半湿润地区得到广泛应用，模拟精度也比较高，对我国水文模型的发展起了重要的作用。 1969年，当概念性水文模型的研究开展得如火如荼时，Freeze和Harlan提出了分布式水文物理模型的概念和框架，但当时的相关研究并不多。20世纪80年代以后，流域水文模型开始面临着许多新的挑战，包括水文循环的规律和过程如何随时间和空间尺度变化而变化的问题，水文过程的空间变异性问题，还有水文、地球化学、环境生态、气象和气候之间的耦合问题。以前研制的大部分流域水文模型（系统模型和概念性模型），由于其自身存在着许多不足和局限性，无法适应这些挑战。因此，人们开始关注分布式水文物理模型的研究。在20世纪90年代，计算机技术、GIS、遥感技术和雷达测雨技术等迅速发展，为研制和建立分布式水文物理模型提供了强大和及时的技术支撑，使得分布式水文物理模型成为水文学研究的热点课题之一。 第一个具有代表性的分布式水文物理模型由英国、法国和丹麦等国家的科学家联合研制而成，发表于1986年，称之为SHE模型。该模型主要的水文物理过程均用质量、能量和动量守恒的偏微分方程的差分形式来描述，也采用了一些经验关系；模型模拟流域特性、降水和流域响应的空间分布信息在垂直方向用层来表示，水平方向则采用正交的长方形网格来表示，能较好地描述降雨径流形成机理。从SHE模型开始，人们先后研制建立了一些分布式水文模型，例如MIKESHE、SHETRAN等，这些演化模型在许多流域得到检验和应用。我国水文学者在这方面的研究也取得了一些进展：黄平先生[1]等提出了流域三维动态水文数值模型；郭生练先生[2]等提出和建立了一种基于DEM的分布式水文物理模型，模拟整个流域的径流形成过程，分析径流形成机理；夏军先生[3]等开发了分布式时变增益水文模型，该模型既有分布式水文概念性模拟的特征，同时又具有水文系统分析适应能力强的特点，能够在水文资料信息不完全或不确定性的干扰条件下完成分布式水文模拟与分析；研究者提出了一个基于DEM的分布式水文模型，主要用来模拟蓄满产流机制，并通过实例检验模型模拟流量过程以及土壤需水量空间分布的能力；研究者等对分布式水文模型的发展现状进行了详尽概述，并对其发展前景作出展望。 3、模型研究展望 在经历了最初的萌芽与蓬勃发展之后，随着先进的计算机技术及地理信息系统、数字化高程模型等在水文学领域的应用，流域水文模型的发展进入了一个新的历史时期，其研究方法必将产生根本性的变化： （1）具有物理基础的分布式水文模型能为真实地描述和科学地揭示现实世界的降雨径流形成机理提供有力工具，是一种发展前景看好的新一代水文模型。另外，分布式水文模型所需资料主要来自空间水文、气象及下垫面等方面的信息，对实测降雨径流资料的依赖较小，这使得其在无资料及资料精度不高的地区有更好的适应性，也较集总式概念性水文模型有更广阔的发展空间。 （2）加强分布式水文模型的物理基础研究、更加合理地模拟和描述水文过程，是改善模型结构和明确参数意义的关键。对水文学基本理论的研究，尤其是降雨径流形成机理与地形、地貌、土壤、植被、地质、水文地质、土地利用和气候气象之间定量关系的揭示，将在本质上推动模型的发展，使其物理意义更加明确，对水文规律的模拟更加贴近真实情况。 （3）GIS和遥感技术为水文模拟提供了新的研究思路和技术方法。GIS用于水文模拟，可以用来获取、操作及显示与模型有关的空间数据和所得的成果，使模型进一步细化，从而深入认识水文现象的物理本质，为分布式的水文物理模型研制提供了平台。遥感技术可以提供一些确定产汇流特性和模型参数所必需的下垫面信息和降雨信息，是描述流域水文特性的最为可行的方法，尤其是在地面观测手段和资料缺乏的地区。 （4）尺度问题是当代水文学理论研究的中心内容。近些年来物理性水文模型的最新进展反映了目前处理尺度问题的几种研究思路，其中在物理性和计算效率之间取得平衡的准物理性水文模型、基于不规则网格的物理性水文模型以及直接在宏观尺度上建立数学物理方程的尺度协调的物理性水文模型都有了明显的突破，在一定程度上代表着物理性流域水文模型的发展方向。 4、结语 传统的概念性集总式模型由于忽略了参数和下垫面条件的时空变化，将参数和变量都取流域的平均值，这与流域的实际情况并不相
干旱区若干水文过程研究进展1 王帅，邱国玉 北京师范大学资源学院，北京（100875） E-mail：shuaiwang@https://www.doczj.com/doc/568556428.html,. 摘要：干旱区严重缺水，土地荒漠化的部分原因是对现有水资源的不合理管理和利用，本文从提高水分利用效率（WUE）的角度，就干旱区降雨截留、水分入渗和土壤蒸发等若干水文过程的影响因素及其机理的研究进展进行评述。在干旱区，冠层截留雨水损失很少，但树干茎流可以使水分和养分在植物根部富集，提高了水分和养分的利用效率，并且在灌丛周围，水分入渗较多，树荫具有减少土壤蒸发的作用；土壤物理结皮可以减少水分入渗，增加蒸发，但关于生物结皮的作用还存在争论，干沙层的保水机理有待深入；砂田砾石层具有截留雨水、增加入渗和减少蒸发的作用。目前对干旱区这些水文过程的认识只还停留在植株或中小尺度，需要在较大尺度加深对水循环过程的综合理解。 关键词：雨水截留，树干茎流，水分入渗，土壤蒸发，干旱区 全球有1/3的地表和1/5的人口分布在干旱地区，涉及全球20多个国家[1]，所以干旱区是陆地生态系统的重要组成部分，随着全球气候变化和人口压力增大，需要更加深入研究干旱地区的环境变化和生态过程，而干旱地区的水文过程又是改变其所有生态环境问题的直接驱动力[2]。水文过程一般包括有降水、入渗、径流和蒸发等过程，干旱区各水文过程的特点与湿润地区有较大区别，相对重要性随时空具有很大变异性。干旱区水循环过程中主要特点有[1]： 1)降雨总量不多，但强度往往很大，并且时空分布不均匀； 2)地表植被稀疏，截留和集水效应造成水分空间分布更加不均匀，直接蒸发损失较大； 3)干旱区复杂的地表状况，包括裸沙地区，结皮层地区和石质地区以及灌丛地区等，对水 文过程影响各异； 4)干旱区水分蒸发不仅决定于大气蒸发能力，更主要的是取决于地表水分的供给情况。 干旱区严重缺水，土地退化很重要的原因是对仅有水资源的不合理管理和利用[3]，本文从提高水分利用效率（WUR）的角度，就干旱区降雨截留、水分入渗和土壤水分蒸发等若干水文过程的影响因素及其机理的研究进展进行了评述，以其为今后此类研究提供借鉴。 1.雨水截留 雨水截流是指植物或岩石碎块在空中或地表把雨水进行拦截、吸附和再分配，从而影响降水分布格局的过程[4][5]。干旱区地表组成复杂，包括裸土区、石质戈壁区以及灌丛植被区等，不同环境对雨水的截留特点也不同。对于水资源紧缺，水分严重限制植物生长的干旱地区来说，非常有必要准确计算截留水分损失和树干集流效应。 一般将植物冠层截留及其对雨水的重新分配分为穿透降水、树干径流和截留损失三部分[6]。植物截留最终的结果就是导致水分被物体吸附并蒸发以及通过树干茎流重新改变降水空间分布格局。关于植物冠层截留蒸发损失，随着对截留机制认识的深入，将其分为了降雨过程中湿润林冠上的雨水蒸发、雨后林冠蓄水蒸发和树干蓄水蒸发[7]。研究发现，截留损失在 1本课题得到国家重点基础研究发展计划项目（2006CB400505）的资助。 -1-
第6章地表水环境影响分析 6.1评价等级确定 根据《环境影响评价技术导则地表水环境》(HJ2.3-2018)，建设项目地表水环境影响评价等级按照影响类型、排放方式、排放量或影响情况、受纳水体环境质量现状、水环境保护目标等综合确定。 水污染影响型建设项目根据排放方式和废水排放量划分评价等级，见表6.1-1。 表6.1-1 水污染影响型建设项目评价等级判定 本项目废水经收集后排入厂区污水处理站处理后排入山东清远环保工程有限公司进行深度处理达标后排入蒲洼沟，属于间接排放，确定地表水评价等级为三级B。
6.2地表水环境现状调查 6.2.1 地表水环境现状现状监测 （1）监测布点 山东嘉誉测试科技有限公司于2019年8月8日至8月10日对项目区域地表水现状进行了监测。监测断面具体见表6.2-1和图6.2-1。。 本次评价引用8个监测断面。监测断面分布情况见表6.2-1和图6.2-1。 表6.2-1 地表水监测断面 （2）监测项目 监测项目为：BOD?、pH、二甲苯、全盐量、六价铬、化学需氧量、总有机碳、总氮、总磷、挥发酚、氟化物、氨氮、氯化物、氰化物、汞、溶解氧、甲苯、甲醇、甲醛、石油类、砷、硝酸盐、硫化物、硫酸盐、苯、苯乙烯、苯酚、铅、铜、锌、镉、镍、高锰酸盐指数等，同时测量断面的水温、流量、流速、河深、河宽等水文参数，其中水温每间隔6h观测一次，统计计算日平均水温。 （3）监测时间和频率、监测单位 监测时间：2019年8月8日~2018年8月10日 监测频率：共监测3天，每天采样1次 监测单位：山东嘉誉测试科技有限公司 （4）监测分析方法
采用国家环保总局颁布的《环境监测技术规范》和《水和废水监测分析方法》（第四版）和《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中推荐的方法。监测分析方法见表6.2-2。 表6.2-2 地表水监测分析方法
森林对水文的影响 唐恩勇 ( 贵州大学林学院水土保持与荒漠化防治091班) 摘要：森林与人类的生活息息相关，他不仅是可供人类开采利用的一种自然资源，更是人类及其他生命赖以生存的环境与物质基础。随着人类的发展进步，无论是生活和生产实践还是科学的研究探索，对于森林的作用都有一个深刻地认识，总的来说，森林的防护效益有这几个方面：森林的水源涵养作用，土壤改良及水土保持作用，气候和环境的改善与维持作用，大气污染、土壤污染、水体污染防治作用，各种生物资源的保护作用，人类健康保健与环境美化作用等等。水不仅是生命存在和延续的先决条件，而且是全球与局部气候状况的重要决定因素，随着人类文明的发展，人们对水的用途的要求越来越高，用量越来越大，然而，随着全球环境的改变，地球上的可以利用的水资源越来越少，征对森林对水资源的作用，森林的存在对于水文效应的影响，无论是从宏观还是微观，无论是从地上还是地下都有着不可替代的作用，研究森林对水文的影响，更有利于合理利用水资源、保护生态环境的对策和措施有效地实施。研究和认识森林对水文影响的规律，对于开发、利用水资源，防治水患，充分发挥森林的生态效益具有重要意义。 关键字：森林水文效应生态效益 为了认识森林对自然界水分运动的影响及所产生的效应。研究森林对水文的影响，它起源于19世纪中叶。1864年德国的 E.埃贝迈尔在巴伐利亚建立了第一个森林气象站，对林区降水量、土壤蒸发和枯枝落叶层对地面蒸发的影响进行了观察。1900年在瑞士的埃曼托尔山地的两个集水区，对森林和牧地、耕地进行了河流流量的对比观察。之后，日本、美国、苏联等国家相继开展了这方面的研究。20世纪中期以来，研究范围进一步扩大，手段日趋现代化。如在不同自然地域内开展各种林分的水量平衡和水质研究，探索不同林种、不同采伐方式对降水和径流的影响，找出最佳森林水文效益的林种和采伐、更新方式，以及在测试仪器和装置方面采用中子散射、无线电遥控、室内模拟等。中国最早是于1924～1926年在山西、山东等地的寺庙林里进行了径流试验。 1森林的地上部分对降雨的再分配过程 大气降水落到森林表面时，首先被森林植物地上部分截留引起降水的第一次分配。然后，当降水量足够大时，一部分降水到达枯枝
近几十年,新安江模型不断改进,已成为有我国特色应用较为广泛的一个流域水文模型。新安江模型是分散型模型,把全流域按泰森多边形法分成若干块,每一块称为单元流域。在每块单元流域内至少有一个雨量站;单元流域大小要适当,使得每块单元流域上的降雨分布相对比较均匀,并尽可能使单元流域与自然流域的地形、地貌和水系相一致,以便于能充分利用小流域的实测水文资料以及对某些问题的分析处理。新安江模型的结构分为蒸散发计算、产流计算、分水源计算和汇流计算4个层次。蒸散发计算采用3层模型;产流计算采用蓄满产流模型;用自由水蓄水库结构将总径流划分为地表径流、壤中流和地下径流3种;流域汇流计算采用线性水库;河道汇流计算采用马斯京根分段连续演算法或滞后演算法。对划分好的每块单元流域分别进行蒸散发计算、产流计算、水源划分计算和汇流计算,得出单元流域的出口流量过程。对单元流域出口的流量过程进行出口以下的河道汇流计算,得到该单元流域在全流域出口的流量过程。将每块单元流域的出流过程线性叠加,即为全流域出口总的流量过程。新安江模型的结构特点可以简单的归纳为:(1)三分特点,即分单元计算产流、分水源坡面汇流和分阶段流域汇流;(2)模型参数少且大多数具有明确的物理意义,容易确定;(3)模型参数与流域自然条件的关系比较清楚,可以寻找到参数的区域规律;(4)模型中未设超渗产流机制,适用于湿润与半湿润地区。王金忠、胡环[4]利用新安江模型对清河水库产流进行了预报。吉林省水文水资源局[5]利用新安江三水源模型对竞赛流域的洪水进行了预报。李致家[6]等利用改进的新安江模型对高理流域和临沂流域的洪水进行了预报。瞿思敏[7]等利用新安江模型与垂向混合产流模型对青峰岭水库和危水水库流域的洪水进行了预报和比较。这些预报结果都说明了新安江模型在湿润地区和半湿润地区具有较好的适应性,而在干旱半干旱地区的模拟效果则不够理想。此外,新安江模型在大中流域的模拟效果比在小流域的模拟效果要好。 ＳＡＣ模型虽然研制完成时间相对较晚,但是其功能较为完善。ＳＡＣ模型在美国的
本文由国土资源部地质调查项目“全国水资源评价”和“鄂尔多斯自留盆地地下水赋存运移规律的研究”项目资助。改回日期:2001212217;责任编辑:宫月萱。 第一作者:叶思源,女,1963年生,在读博士生,副研究员,从事矿水、地热水及水文地球化学研究。 水文地球化学研究现状与进展 叶思源1) 孙继朝2) 姜春永3) (1)中国矿业大学,北京,100083;2)中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定,050803; 3)山东地质工程勘查院,山东济南,250014) 摘 要 1938年,“水文地球化学”术语提出,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展,其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。其研究方法也日臻完善。随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究,以及人类开发资源和保护生态的需要,水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域,并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。关键词 水文地球化学 研究现状 进展 Current Situ ation and Advances in H ydrogeochemical R esearches YE Siyuan 1) SUN Jichao 2) J IAN G Chunyong 3 ) (1)Chi na U niversity of Mi ni ng and Technology ,Beiji ng ,100083;2)Instit ute of Hydrogeology and Envi ronmental Geology ,CA GS , Zhengdi ng ,Hebei ,050803;3)S handong Instit ute of Geological Engi neeri ng S urvey ,Ji nan ,S handong ,240014) Abstract Hydrogeochemistry ,as an independent discipline ,has made substantial development since the term “hydrogeochemistry ”was created in 1938.At present hydrogeochemical theories have been applied to various fields such as oil field water ,ocean water ,geothermal water ,groundwater quality ,endemic diseases and groundwater microorganism ,and related research methods have also become mature.With the further development of chemical thermodynamics ,kinetics method and isotope method ,hydrogeochemistry will surely extend its research fields in the course of multi 2discipline interaction and make new progress in basic theory and quantifica 2tion research ,so as to meet the demand of human exploration and exploitation as well as ecological protection.K ey w ords hydrogeochemistry current state of research advance 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开,在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果(沈照理,1985)。水文地球化学在利用地下水化学成分资料,特别是在查明地下水的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。20世纪60年代后,水文地球化学向更深更广的领域延伸,更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用(任福弘,1993)。1981年,Stumm W 等出版了《水化学———天然水化 学平衡导论》专著,较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。1992年,C P 克拉 依诺夫等著《水文地球化学》分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分,全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题,以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等,概括了20世纪80年代末期水文地球化学的研究水平。特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解 答(谭凯旋,1998),逐渐构架起更为严密的科学体系。 第23卷 第5期2002210/4772482 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TIA SIN ICA Vol.23 No.5 Oct.2002/4772482
论湿地与水资源保护 摘要：湿地在淡水循环中发挥着重大作用，没有湿地就没有水。湿地资源最直接的产出是水，湿地在维护水资源的水质与水量安全方面发挥着重要作用。湿地保护能给水资源的天然优化配置、合理利用以及综合管理提供保障并能带来巨大的生态效益、经济效益和社会效益。因此，必须采取加强法制建设和宣传教育、统一进行湿地水资源保护和开发利用规划、将湿地水资源开发利用纳入环境影响评价范围、设立湿地自然保护区等措施，才能有效地保护和利用好湿地资源。 二、湿地的生态（安全）效益与经济效益 水是人类赖以生存和发展的物质基础。人类自身生存不仅需要消耗大量水资源，同时还向环境中排放大量的污染物质，导致水质恶化和水资源供需矛盾加剧，从而制约了社会经济的发展。湿地的物理、生物、化学组成部分交互作用，具有调节洪水、降低洪峰、补充地下含水层、改善水质等作用，对维护水资源的水质和安全、正常发挥水资源的经济效益具有重要意义。 湿地保护能促进水资源的天然优化配置，有效地推动水资源的合理利用。湿地对水资源的优化配置包括天然配置和人工配置。天然配置是指湿地自身对水资源的调节作用，而人工配置则是人类通过制定相关规则，充分发挥湿地的功能来合理调节水资源。湿地能够涵养水源，水流可以从湿地移至地下土层，来补给地下水；当地下水充足时，湿地水流向上移动变为地表水，以此来排出地下水，调节河川径流，这样就对地表水及地下水的天然优化配置起到一个屏障作用，而且在地表水向地下水转化的过程中，湿地能够通过保持营养、沉积污染物而起到净化水源的作用，使水质天然优化。为此，我们必须加强对湿地的保护，保证湿地对水资源天然优化配置的实现。随着经济的快速增长和人口的不断增加，我国湿地的生态系统面临着越来越严重的威胁，尤其是湿地水资源状况的不断恶化和不合理利用，需要我们加强湿地水资源的综合管理。湿地资源最直接的产出是水，全面保护我国的湿地，就需要加强湿地的污染控制和防治，制定与湿地保护相联系的水资源管理战略，研究并推广科学的水资源利用方式，建立最优的河流水量分配方式；进行湿地保护，就需要对湿地水资源的现状进行评价，对湿地保护区的水资源管理状况进行调研，在湿地保护的基础上设计湿地水资源的综合管理政策，有效的推动湿地水资源的合理利用。 湿地是人类最重要的环境资本之一，它为人类的生产、生活提供大量的水资源，发挥着重要的生态效益（水资源安全效益）和经济效益。 1．湿地的生态效益主要体现在： (1) 调节洪水。水文是湿地环境中最重要的因子。水文是决定湿地特征和类型的关键因 素。同样，湿地也影响流域内的水文情势，湿地一般都位于地表水和地下水的承泄区，一般分布于地貌低洼部位，是上游水源汇聚地，具有分配和均化河川径流的作用，是流域水文循环的重要环节。同时由于湿地土壤的特殊水文物理性质，使湿地能稳固海岸线以及控制土壤侵蚀、成为天然蓄水库，对河川径流起重要的调节作用，洪水能被湿地储存于土壤之中，或以表面水的形式保存于湖泊和沼泽中，这一方面直接减少了下游的洪水量；另一方面，一部分储存的洪水在一定时间内逐渐排放出来，或在流动的过程中通
流域水文模型研究进展 姓名：杨柳专业班级：水文学及水资源研1017班学号：1008150845 摘要：流域水文模型是水文研究的重要工具之一。本文较全面、较系统地对其概念、分类和国内外研究进展情况进行了综述，并简要介绍了分布式流域水文模型。探讨了未来的发展方向,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。 关键词：流域，水文模型，分布式流域水文模型，发展 Abstract:Hydrological model is an important tool for hydrological research. This more comprehensive, more systematic way of its concepts, classifications and research progress at home and abroad were reviewed, and briefly describes the distributed hydrological model. And it explored the future direction of development. I believe that it has important reference value and reference in peer-related work. Keywords:river basin; hydrological model; distributed hydrological model; development 1前言 流域水文模型把流域总体看成是一个系统，输入为降雨等，输出为出流流量等。流域内的水文过程则是系统的状态，是根据水文概念推理计算出来的。随着全球性缺水问题日益严重，水污染、水资源分布不均衡等问题的日益突出，就要求人们不断加强水文学的定量化研究，而流域水文模型就是其中发展较为迅速的研究领域。它有助于我们在利用水资源、分配水资源中提供合理的、科学的依据。流域水文模型在进行水文规律的研究和解决生产实际问题中起着重要的作用。因此，掌握常见的流域水文模型是必要的。 20世纪以来流域水资源问题日益突出，为了提高流域整体管理水平和科技水平，“数字流域”的建设正在日益兴起。模型建设尤其是流域水文模型的建设是“数字流域”建设的核心内容和基础工作。数字水文模型就是构建在DTN/DEM基础之上的一种分布式水文模型，先由DEM建立数字高程水系模型，再与数字产流模型和数字汇流模型有机结合形成数字水文模型，其基本框架见图1。数字水文模型是一种有物理基础结构的包含大量信息的现代化模拟技术，流域所有下垫面(诸如流域分水线、子流域集水面积、水系、地形、植被、土壤)都是栅格型数字式的点阵，流域产流单元、汇流路径、水系是根据地形由计算机自动生成[1]。 2流域水文模型的概念及分类 水文现象是一种非常复杂的现象，它不仅受降雨特性的影响，还受流域下垫面、人类活动等因素的影响。因此，多年来水文学者一直在不断地探索和研究，以便揭示水文现象及其发展变化规律。但是，至今仍有许多问题尚未解决。在没
森林植被变化的水文生态效应研究进展 王礼先 张志强 (北京林业大学水土保持学院,北京100083) 摘要 从森林植被变化对水量、径流泥沙和水质的影响等方面介绍了国内外森 林植被变化水文生态效应研究进展。从世界各国的研究来看,普遍的研究结论认 为森林减少可以增加流域年产水量;森林植被可以较大幅度地减少径流泥沙含 量;森林植被参与生物地球化学循环,可以有效地改善溪流水质状况。由于影响 森林水文生态效益的环境异质性的普遍存在,森林植被变化水文生态效应影响 程度在不同水文生态区差别很大,因此,要想将一个地区森林植被水文生态效应 研究结果可靠地外推到其他地区其他流域,必须重视森林水文生态过程动力学 机制的研究。 关键词 森林植被变化 流域水量 径流泥沙 水质 随着人类对自身生存来自环境的压力与日俱增的认识逐渐加深,森林作为工业社会的主要材料来源之一的生态学后果的突现,人们对森林与林业对人类生存与发展显示的重要作用产生了新的认识,使得林业经营与发展进入更为注重生态与社会效益的经营利用观。森林生态效益的产生与其对生物地球化学循环动力(能量)与介质(水文循环与大气循环)的影响密切相关,揭示森林植被变化(森林采伐、森林火灾、开垦、造林等)的水文生态效应,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提供科学依据。本文拟从森林植被变化对水量、径流泥沙和水质的影响等方面介绍国内外森林植被变化的水文生态效应研究进展。 1 森林植被变化对水量的影响 集水区具有特定的系统边界是水文循环和水量平衡研究的天然场所,在森林水文生态效应研究中占有非常重要的位置。另一方面,从森林植被对降水—汇流过程的影响出发,森林植被对水量的影响又可分为林冠截流、枯枝落叶层截持水、林地土壤水分入渗及贮水、林地蒸发散等方面。 1.1 流域试验研究 森林与水的关系的科学研究始于本世纪初,森林水文研究从其早期发展阶段来看,主1998 世 界 林 业 研 究 WO RL D F OR EST RY RESEA RCH N o .6a 收稿日期:1998-10-12