生态水文生态水文学研究内容及研究方法 (生态水文过程)

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• 森林生态水文过程研究：以甘肃祁连山水源涵养林为例作者简介

生态水文生态水文学研究内容及研究方法

生态建设与水文水资源的紧密联系使得生态水文学研究成为生产实践中的关键问题。

生态水文学，作为生态学与水文学的交叉学科，自20世纪80年代起逐渐崭露头角。

在我国，刘昌明等人在1997年编著的《中国水文问题研究》一书中首次使用了“生态水文”这一术语。

近年来，生态水文的研究在国内外学术界日益活跃，成为众多大学和研究所的研究热点。

生态水文学的主要研究内容包括生态系统内水文循环与转化的规律，以及生态建设、生态系统管理与保护中与水有关的问题。

例如，生态系统结构变化对水文系统中水质、水量、水文要素平衡与转化过程的影响，以及生态系统中水质与水量变化的规律与预测预报方法。

此外，生态水文学还关注水文水资源的空间差异与生态系统之间的关系。

长期以来，生态过程与水文过程的相互作用虽被广泛研究，但这些研究往往分散在不同的学科领域，缺乏统一的学科框架。

生态水文学的研究内容大致分为微观、中尺度和大尺度三个层次。

微观层次上，以SPAC为基础，研究植物与水分的关系，旨在探索生态水文的微观机制。

中尺度上，以SVAT为基础，研究不同植被类型内的水文规律，如农田水文学、森林水文学和草地水文学等，关注不同植被群落中的水量平衡、水分循环、水质及其变化等。

大尺度上，研究地表覆盖变化对水文系统的影响，考虑植被、土壤和气候的空间变异特征。

生态水文学研究的分类主要包括良性生态系统中水文规律的认知研究和生态建设中的水问题研究。

前者侧重于揭示生态与水文过程的相互作用机理，为生态建设提供理论依据；后者则关注生态建设中的实际问题，如如何利用有利的水分条件促进生态恢复，以及生态建设对水文系统的综合影响。

在研究方法上，对比分析法、水文模型模拟法和水量平衡法是生态水文学研究中常用的方法。

对比分析法通过控制条件下的实验观测，研究不同措施对水环境的影响，包括径流小区对比法、小流域对比观测法和中、大流域的时段对比法。

流域水文模型法利用数学模型模拟水文过程，考虑水文要素及其影响因素的空间分布差异，以及水文过程与生物过程的耦合作用。

水量平衡法通过分析径流、降水和蒸发之间的关系，评估水土保持措施对水环境的影响。

综上所述，生态水文学作为一门新兴的交叉学科，不仅对理解生态系统与水文过程的相互作用至关重要，也为生态建设提供了科学依据与方法。

通过综合运用对比分析、模型模拟和水量平衡等方法，生态水文学研究能够为解决生态建设中的水文问题提供理论基础和实践指导，促进生态与水文的和谐共生。

黄土高原生态水文研究（Eco-hydrology on the Loess Plateau）

森林水文学研究热点

森林水文学就是研究森林与水之间关系的科学，它起始于19世纪末20世纪初欧美国家的“森林的影响”的研究，它有2个研究方向，一个是单个水文过程的研究，另一个是研究一个森林生态系统整个的水文过程和水文效应。

模型是森林水文学研究的重要工具，能帮助人们更好地理解和描述水文过程机制、预测不同条件下的水文效应。

水文过程研究包括对降水截持、入渗、径流、蒸散等的过程的研究。

降水截持的模型很多，可以分为统计模型、概念模型和解析模型。

截持模型发展方向是建立能充分反映降水截持过程，体现各种因素对截持过程影响的具有物理机制的模型。

经过截持后的达到地面的净降水通过表层土壤的孔隙进入土壤中再沿土壤孔隙向深层渗透和扩散。

入渗模型的发展方向也是建立能准确描述入渗过程的具有物理机制的模型。

但有很多因素限制了这类模型参数的确定，如模型参数在空间的异质性：在水平方向不同植被、地形等因素的组和下土壤入渗能力也大不一样；在垂直方向，包括结皮表面的各层土壤入渗的性能也不同。

忽略这些因素的影响，得到的入渗过程和实际情况会有很大差别。

径流根据发生的部位可分为地表径流、壤中流和地下径流。

现有产流机制的主要不足是：忽略了地形坡度和土层各向异性对产流的影响，对非饱和侧向流在壤中流和地下水流形成中的作用也注意不够。

蒸散是水分从系统内散失的另一条途径。

蒸散包括植物蒸腾和蒸发。

蒸散的研究方法有很多，包括水文学方法、微气象学方法，生理学方法、遥感测算法及SPAC模拟方法等，其中生理学方法测定的是植物的蒸腾作用。

森林水文学对土壤水分变化研究属于形态研究，研究森林土壤容重、孔隙度等参数及森林土壤对水分循环的调节能力，对土壤水分运动研究相对较少。

应用SPAC理论和能量方法进行土壤水分运动的研究是今后森林水文学需要加强的研究方向。

对于森林与降雨量之间的关系还没有一个统一的结论。

大多学者认为森林能增加水平降水，而对垂直降水影响不大，特别是在大尺度上这种影响很小，但不能排除在局部范围上影响大气降雨量。

多数学者认为，森林可以减少洪水量，削弱洪峰流量及推迟和延长洪水的汇集时间，但这种削弱作用并不是无限的，森林对洪水的削减作用是有条件的，受到很多因素的影响，如土壤前期含水量、枯枝落叶层被前期降水所饱和的程度、暴雨的强度与历时、森林分布的地貌部位、土壤厚度与下伏岩石的透水性、流域的大小等都会在不同程度上发挥作用，不能一概而论。

国外有关森林对水质影响的研究较多，自20世纪80年代中期以来，森林与水质的研究渐渐成为热点，不仅研究森林对河流泥沙悬移质含量的影响，也非常注重对森林与水质中的化学因子、生物因子的研究。

森林与水是相互影响、相辅相成的，森林水文过程与森林生态系统各个生态过程之间也是相互影响、相辅相成的关系。

森林水文学以往的研究主要考虑森林植被等因素对水文过程的影响，对水分影响植被的生长及分布格局等生态系统格局和过程方面考虑不够，不能全面研究森林与水的关系。

森林生态水文过程研究：以甘肃祁连山水源涵养林为例作者简介

王金叶，一位在生态学领域有着深厚造诣的学者，现任中南林业科技大学生态学专业教授及博士生导师。

1989年，他在甘肃农业大学林学专业毕业，取得农学学士学位，随后在2006年获得中南林业科技大学生态学博士学位。

他曾担任甘肃省祁连山水源涵养林研究院的副院长，以及国家重点野外科学观测试验台站“甘肃祁连山水源涵养林生态系统定位站”（试点站）的站长，同时在中国林科院生态环境研究所担任客座研究员，是中国生态学会长期生态学研究专业委员会委员和中国林学会森林气象专业委员会委员。

王教授的研究领域广泛，尤其在生态旅游、生态经济和森林生态水文等方面有所建树。

他在教学上也十分活跃，曾开设过《旅游资源经济学》、《社会主义市场经济理论研究》、《景观生态学》和《生态旅游学》等课程，培养了众多研究生和本科生。

他的科研成果丰硕，主持完成了多项国际、国内的重要科研项目，包括国际援助（UNDP）、国际合作（中德）项目，以及国家自然科学基金、国家863计划子项目等，其中一些项目如《祁连山水源林生态系统结构与功能的研究》和《祁连山青海云杉林碳平衡研究》分别荣获国家林业局科技进步三等奖和甘肃省科技进步三等奖。

《甘肃祁连山水源涵养林调节径流规律与功能研究》在2001年通过了国家林业局的验收，并在2004年通过甘肃省科技厅的成果鉴定，被评为国内领先水平。

王教授的科研成果已发表在《林业科学》、《水土保持学报》等权威期刊上，著作也被科学出版社和中国林业出版社出版。

他曾多次获得殊荣，包括甘肃省张掖地区跨世纪学术技术带头人、甘肃省地管专业技术拔尖人才和“555”创新人才工程一二层次人选等，还曾荣获第二届甘肃省林业青年科技奖。