生態(tài)環(huán)境建設與生態(tài)水文學

1、生 態(tài) 環(huán) 境 建 設與生態(tài)水文學1、生態(tài)環(huán)境建設與水文關系1.1 生態(tài)環(huán)境建設一切旨在保護、恢復和改善生態(tài)系統(tǒng)的建設建設工作的統(tǒng)稱。它更強調改善生態(tài)環(huán)境的積極行動，也涵蓋了比生態(tài)恢復與重建更為廣泛的內容。根據我國有關文件，它主要包括天然林和草原的保護、水土流失治理、荒漠化防治、草原建設和生態(tài)農業(yè)建設等。如同“水土保持” 一樣，生態(tài)環(huán)境建設是一個具有中國特色的詞匯。1、生態(tài)環(huán)境建設與水文關系1.2 相關的水科學問題區(qū)域水文水資源情勢決定生態(tài)環(huán)境質量 區(qū)域水文水資源條件決定區(qū)域生態(tài)環(huán)境類型 穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的維持受制于水的供給狀況 水文水資源的變化導致生態(tài)系統(tǒng)的失衡 “生態(tài)環(huán)境用水”問題廣為關注 生

2、態(tài)系統(tǒng)的變化影響區(qū)域水文水資源情勢 區(qū)域水文循環(huán)與水量平衡 區(qū)域水資源數量及其分配 區(qū)域洪水與干旱 區(qū)域水資源開發(fā)利用和保護水是生態(tài)系統(tǒng)的基本要素。生態(tài)環(huán)境建設也直接影響水文情勢2、生態(tài)水文學2.1 概念與屬性生態(tài)環(huán)境建設中的水問題及其研究已成為生產實踐中急需解決的問題之一。“生態(tài)水文學（Eco-hydrology）”一詞應用而生 “生態(tài)水文學”就是以生態(tài)系統(tǒng)為對象，重點研究和解決生態(tài)環(huán)境建設中的水問題，并將水文學知識應用于生態(tài)環(huán)境建設和生態(tài)系統(tǒng)管理的一門學科。在科學體系上，它屬于地球科學范疇，是生態(tài)學與水文學的交叉學科，是水文學的一個分支 。2、生態(tài)水文學2.2 研究內容 基礎性研究：生態(tài)水

3、文過程相互作用規(guī)律研究，分析二者相互作用機理，為生態(tài)環(huán)境建設提供參照和參考，屬認識世界的范疇。應用性研究： 生態(tài)水分條件和水資源背景研究，如何開發(fā)和利用有利的水分條件，促進和加速生態(tài)恢復。在黃土高原干旱缺水，氣候和植被的過渡特征、丘陵地貌使水熱局地分異特征，決定了生態(tài)恢復生態(tài)水文背景的復雜性，植被類型結構和布局確立的困難性。生態(tài)環(huán)境建設的水文效應研究，如同土壤水力曲線，其吸濕過程和退水過程并不一致，相同的水勢，吸濕過程與退水過程中土壤持水量并不一致。研究重點是評價流域或區(qū)域生態(tài)建設對水文系統(tǒng)的單項或綜合影響；預測不同建議模工對水文系統(tǒng)的可能影響，確定和選擇好的模式。 2、生態(tài)水文學2.2 研究

4、內容 生態(tài)水文觀測與實驗研究生態(tài)水文分析與計算方法維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的水分條件生態(tài)環(huán)境治理的水文效應生態(tài)環(huán)境建設與水旱災害防治2、生態(tài)水文學2.2 研究方法研究方法對比分析法模擬分析法時間序列對比分析法對比觀測分析法成因分析法黑箱模型法水文概念模型法2、生態(tài)水文學2.3 與其他學科的關系生態(tài)學與生態(tài)水文學水文學與生態(tài)水文學恢復生態(tài)學與生態(tài)水文學水土保持學與生態(tài)水文學3.1 水土流失治理對小流域水文環(huán)境效應產流規(guī)律產流規(guī)律 地表產流模數(R)與次降水量(P)關系，治理流域：R=aPb ；對比流域：R=a+bP3 黃土高原生態(tài)水文效應研究對比流域3.1 水土流失治理的小流域水文環(huán)境效應徑流量 綜合治

5、理使地表產流模數和徑流系數減小。 年徑流：平均減少40 50%，枯水年60%，豐水年40% 次徑流：0I3010mm/h，產流模數減少56%； 10I3030mm/h，減小11% 洪水過程 小流域產洪次數減少、地表產流模數年際變率增大；暴雨產流開始時間滯后、產流持續(xù)時間縮短和瞬時流量及洪峰流量降低以致消失。但水土保持幾乎不能使A型暴雨產流開始時間和洪峰出現時間滯后。 水分循環(huán)規(guī)律 綜合治理加強了小流域內水的生物小循環(huán)，流域整體入滲能力提高（30%）。使年徑流量季節(jié)分配均勻，枯季徑流量占年徑流量的比例提高，但并未使地下徑流量增加。3 黃土高原生態(tài)水文研究3.2 區(qū)域水土保持對黃河徑流量的影響評價

6、水土保持對徑流量作用特點 20世紀50年代到現在，區(qū)域人類活動從70年代初開始使各支流地表徑流量有明顯地減少，這與黃河開始頻繁斷流的時間基本同步。水土保持措施減少徑流量的強度以汛期最大，其次為年，對枯水期徑流量影響相對較小。區(qū)域水土保持主體措施的減水量 7090年代，河龍區(qū)間水土保持主體措施年均減少入黃水量分別為4.68、4.86和5.83億m3，分別占區(qū)間同期年天然徑流量的8.3、 10.0和11.4%，僅占黃河流域同期年天然徑流量的0.8、 0.8和 1.1%。表明：區(qū)域水土保持減少的水量占黃河徑流量的比例很小，不足以引起黃河徑流量發(fā)生巨大變化。3 黃土高原生態(tài)水文效應研究3.2 區(qū)域水土

7、保持對黃河徑流量的影響評價泥沙與水資源利用 黃河每年要用200億m3250億m3的水沖沙，約占黃河天然徑流量的35%43%。據研究，黃河河道每輸1t泥沙約需用水10m330m3，平均按20m3計算。7090年代，河龍區(qū)間水土保持減沙1.43億t2.63億t，相當于減少黃河輸沙用水38.6億m352.6億m3，扣除水土保持措施直接減水量，區(qū)域水土保持相對增加黃河可利用徑流量33億m348億m3。結論 目前治理水平下，區(qū)域水土保持的減水作用對黃河徑流量影響非常有限，但嚴重的水土流失導致黃河水少沙多和輸沙用水量巨大,制約了黃河水資源開發(fā)利用。必須加強黃土高原的水土流失治理。3 黃土高原生態(tài)水文效應研

8、究3.3 區(qū)域植被建設的土壤水分效應3 黃土高原生態(tài)水文研究圖 1 黃 土 高 原 10米 土 層 土 壤 含 水 量 剖 面010020030040050060070080090010004812162024土 壤 含 水 量 (%)土層深度(cm)洛 川長 武安 塞 靖 邊固 原圖5 安塞喬木林10m土層土壤含水量剖面01002003004005006007008009001000246810土壤含水量(%)土層深度 (cm)荒坡刺槐油松深層土壤含水量背景灌木林地土壤含水量人工灌木林地和草地土壤水分表4 黃土高原子午嶺林區(qū)林草地土壤含水量 土層深度/m 01 12 23 34 45 15

9、平均 林緣草地/% 15.60 16.48 15.98 20.12 16.12 16.86 林間草地/% 14.20 16.36 18.64 20.34 22.66 18.44 林地 /% 9.34 11.92 13.88 14.58 13.98 12.74 農地 /% 13.82 16.12 16.40 - - 15.45 表 5 寧夏固原云霧山草原保護與非保護區(qū)土壤含水量 土層深度 /m 01 12 23 34 45 平均 保護區(qū)土壤含水量/% 13.28 10.24 9.38 9.14 7.92 9.99 非保護區(qū)土壤含水量/% 11.38 8.54 7.92 7.83 7.52 8.64 5a 生沙打旺地土壤含水量/% 10.14 6.80 6.04 6.02 8.44 7.49 植被自然恢復地土壤水分基本結果不同植被恢復方式（人工恢復與自然封育恢復）對510m土層含水量影響不同。高產深根系人工植被造成植物賴以生長的土壤水分狀況惡化，土壤含水量低至凋萎濕度，形成深厚的土壤干層。它影響了土壤資源的土地生產力和可