气候与森林植被变化对水文影响的定量研究进展.pdf

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1、第43卷第2期人民长江Vo1．43，No．220l2年1月YangtzeRiverJan．，2012文章编号：1001—4179(2012)02—0026—04气候与森林植被变化对水文影响的定量研究进展刘士余，孙阁，郭细根(1．江西农业大学国土资源与环境学院，江西南昌330045；2．SouthernGlobalChangeProgram，USDAForestService，RaleighNC27606)摘要：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

2、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。关键词：气候变化；森林植被变化；流域水文；定量研究中图法分类号：X143文献标志码：A自20世纪初开展森林植被与水关系的科学研究“人祸”加剧天灾，二者构成明显的叠加效应。然以来，世界各国就森林的水文作用进行了大量的研究而，关于强降雨和植被破坏在洪水径流形成过程中所工作，取得了丰硕的成果，如森林植被的林冠层截留作起的作用，长

3、江上游的森林植被破坏在多大程度上加用、枯枝落叶层拦蓄作用和根系土壤层渗蓄作用对降剧了这次特大洪水的发生，在离散暴雨和连续暴雨条雨进行再分配，从而影响流域的水文过程。但在很件下，降雨与森林植被对流域水文过程影响的贡献率多方面也存在着争论，如森林能否减少年径流、调节枯等问题，定量研究的成果罕见报道，导致对森林植被削水径流，森林能否削减洪峰等，尤其是在气候与森洪减灾的作用大小和影响程度缺乏一个科学的量化依林植被变化对流域水文影响的贡献率定量研究方面，据-8]。研究结果存在较大差异。如何科学定量地界定气候与2森林植被的水文作用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

4、究领域中的科学问题，也是目前流域管理森林植被一般包括林冠层、枯枝落叶层和根系层者所关注和面临的难题。等3个水文层。当降雨到达林冠层时，一部分被枝叶和树干临时容纳，接着又蒸发返回大气中，产生降雨的1研究背景第一次再分配。剩余雨量到达枯枝落叶层，再度消能1998年长江流域发生特大洪水之后，长江上游天后，通过吸收、分散而进行第二次再分配。林冠层和枯然植被的破坏对洪水灾害的影响问题，引起了各方广枝落叶层的截留作用消除了部分或全部的降雨动能，泛重视。普遍认为，该次洪水是天灾(强降雨)与“人同时对径流也具有滞缓、分散和过滤作用。此外，通过祸”(植被破坏)共同影响的结果，天灾借助“人祸”

5、，根系的机械运动，森林植被可降低土壤容重，增大孔隙收稿日期：2011一l1—3O基金项目：江西省教育厅青年科学基金项目(GJJ09472)；江西省科技支撑计划项目(2009BSB09001)；江西省自然科学基金青年项目(2009GQH0042)作者简介：刘士余，男，副教授，博士，硕士生导师，研究方向为水土保持、森林水文。E—mail：397013250@qq．com第2期刘士余，等：气候与森林植被变化对水文影响的定量研究进展27度，从而提高土壤稳渗速率以及林地水源涵养能力。与历时、土壤层的厚度与下伏岩石的透水性能等。在可见，森林植被的水文作用是通过3个水文层实现的。前期降雨

6、充足、暴雨强度大和历时长等不利因素的组2．1林冠层截留作用合下，森林植被削减洪峰的作用会大大降低或消失，甚至在植被覆盖率大的流域，由于前期入渗土壤的降雨林冠截留作用是森林水文作用的一个重要方面，转变成地下水流出，叠加在后续洪水上，有可能加大后国内外对林冠层水文作用进行了大量研究。一般情况续洪水的洪峰和径流量¨H。历史上，长江上游宜宾下，森林截留降雨占降雨总量的10％一20％，周跃至宜昌河段曾发生过多次大洪水和特大洪水，其中，对地跨我国南北不同气候及其相应的森林植被类型林1870年长江上游发生的历史最大洪水，宜昌的最大洪冠截留的分析研究表明，林冠截留量平均值在峰流量高达105

7、000m／s，江汉平原尽成泽国，而当时134．0—626．7mm之间变动，林冠截留率的平均值为的森林覆盖率要比现在大得多。资料分析还表明，无12．69％～27．O1％。据观测资料，各种针叶林和阔叶论是在北方，还是在南方，洪水的径流系数并不与森林林在一次降雨期间的林冠截留量为20mm左右，枯枝覆盖率的大小有直接关系。江忠善曾研究了汉江支流落叶层的持蓄雨水能力一般也只在10mm左右¨。褒河流域(森林覆盖率为60％)1981年8月大暴雨过2．2枯枝落叶层拦蓄作用程中的降雨径流关系。此次暴雨过程从8月13—24森林枯枝落叶