黄土丘陵半干旱区人工沙棘林水文特性及效益

沙棘是黄土丘陵半干旱区的主要生态-经济型树种，在生态环境建设中有重要作用。利用野外长期观测资料，系统分析了该区人工沙棘林的水文作用。结果表明：7～10a沙棘林冠平均年截留率为8．5％，林冠截留率(I)与郁闭度(C)关系式为I=-1．59 0．018C^1.439。5～10a沙棘林枯枝落叶层单次降雨可截留0．89mm降水。林地土壤入渗速率大于荒坡，其稳渗速率为1．5mm／min。林地土壤水分随季节变化明显，5月末0～500cm土层平均含水率为生长季最低，10月末最高。0～100cm土层是沙棘利用水分的主要层次，100cm土层是沙棘抵御持续干旱的主要层次。和荒坡比较，2～3a沙棘幼林减少产流的作用较小，产流量占荒坡的90．8％～99．5％，从4a起，产流量迅速减少，占荒坡的35．5％，10a沙棘林地的产流量为2．74t/hm^2，仅占荒坡的5．3％。林地产流量(Rs)与降雨量(P)和最大30min雨强(I30)密切相关，关系式为Rs=0．094P^0.603I30^0．610。     

影响西藏地区蒸发皿蒸发量的主要气象因素分析

蒸发是水循环中受下垫面状况和气候变化影响最为直接的气候因子,同时也是地面热量平衡和水分平衡的重要组成部分．因此,对青藏高原蒸发量及其影响因素的研究对于分析青藏高原的气候变化及热量收支平衡具有重要的意义．本研究在分析青藏高原西藏地区蒸发皿蒸发量时间与空间分布格局及变化趋势的基础上,进一步对影响蒸发的气温、风速、日照时数、相对湿度的长期变化趋势及其与蒸发量的关系进行了分析,其结果表明：西藏地区存在“蒸发悖论”现象,即在气温升高的背景下（0．03℃／a）,蒸发皿蒸发量呈下降趋势（-1．98mm／a）．西藏地区年平均蒸发量及变化趋势的空间差异性比较大,年平均蒸发潜力变化范围从1400～2600mm、变化趋势从-16～20mm／a不等;整个西藏地区蒸发量与气温的相关关系显著,气温是影响蒸发的主要因素．各因素对蒸发皿蒸发量的影响程度排序为：气温〉风速〉日照时数．相对湿度对蒸发皿蒸发量的影响不显著．在月尺度上气温是蒸发皿蒸发量变化的决定因素,但从年尺度分析结果看,风速和日照时数对于蒸发皿蒸发量的影响是导致蒸发皿蒸发量减少的主要原因．此外,由于下垫面条件及区域气候条件的不同,各因素对蒸发皿蒸发量影响程度的空间差异性很大．西藏地区蒸发皿蒸发量的减少意味着区域水循环速度的变慢,由此对于全球水气循环造成的影响需要进一步的研究．     

京藏高速青海东部地区汛期路面水膜厚度变化特征及预报模型构建

利用2018—2020年汛期（5—9月）京藏高速青海省公路沿线交通自动监测站逐小时气象观测资料,研究路面水膜厚度变化特征,构建水膜厚度与气象因子的预报模型。结果表明：（1） 京藏高速公路高庙桥站和汉庄村站逐小时路面水膜厚度主要分布均在0.0~0.2 mm之间,频率分别为66.0%和63.0%,大于0.5 mm以上的路面水膜厚度频率均较小（10.0%）,2站均属于强变异性地区。（2） 采用相对阈值法统计分析,发现2站路面水膜厚度在0.1 mm以内的比例分别为33.8%和36.3%,路面水膜厚度在0.1~0.6 mm之间的比例分别为59.2%和56.0%,路面水膜厚度大于0.7 mm以上即易发生水滑,引起车辆失稳、失控等危险的比例分别为7.0%和7.6%。（3） 路面水膜厚度日变化和月变化特征明显。高庙桥站和汉庄村站水膜厚度的月变化均呈弱双峰性,2站的月变化趋势不完全一致。高庙桥站的日变化峰值出现在02:00—06:00,低谷出现在14:00—16:00,汉庄村站日变化峰值出现在06:00,低谷出现在16:00。（4） 随着降水强度的增加,平均水膜厚度均遵循幂函数关系迅速增加;在降水强度0.00~1.75 mm·h^-1之间时,平均水膜厚度增加趋势明显,降水强度大于1.76 mm·h^-1平均水膜厚度变化有增有减。（5） 采用多元回归统计方法建立依据气象因子和不同降水强度下分别构建的水膜厚度模型具有较好的使用价值,可在实际业务工作中推广应用。（6） 不同降水强度下构建的水膜厚度模型计算值明显高于季天剑模型和罗京模型,本文模型与罗京模型变化趋势较为一致,水膜厚度随降雨强度增加增长趋势明显,季天剑模型水膜厚度计算值随降雨强度增加增长趋势缓慢。研究成果可应用于高原环境雨天车速管理和路面交通安全管理,能够为公路设计人员或运营管理人员提供辅助决策的依据。     

夏季晴天沼泽湿地贴地气层气温和相对湿度日变化特征

2008年6～8月在洪河国家级自然保护区沼泽湿地0～15 m贴地气层内,进行了6个高度的气温和相对湿度的野外定位观测.根据实测数据,分析了夏季晴天沼泽湿地贴地气层的气温和相对湿度的日变化特征.结果表明,夏季晴天沼泽湿地贴地气层内,气温日变化曲线为单峰型曲线,各高度的日最高气温和日最低气温分别出现在14∶00和03∶00,日平均气温和气温日较差都随高度递减.气温廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型及傍晚过渡型4种分布类型.夏季晴天,0.5～15 m的日平均气温直减率为0.10 ℃/m,5个梯度的日平均气温直减率分别为1.03 ℃/m(0.5～1.5 m)、0.41 ℃/m(1.5～3 m)、0.03 ℃/m(3～5 m)、-0.01 ℃/m(5～8 m)和-0.03 ℃/m(8～15 m).相对湿度日变化曲线呈U型曲线,各高度的日最大相对湿度和日最小相对湿度分别出现在03∶00和14∶00,日平均相对湿度随高度变化不显著,相对湿度日较差随高度递减.相对湿度廓线有夜间和日间2种分布类型,日间在0～8 m出现逆湿,最强逆湿出现在11∶00～13∶00.日间逆湿为沼泽湿地植物蒸腾作用影响的结果.夏季晴天,0.5～15 m的日平均相对湿度直减率为0.16%/m,5个梯度的日平均相对湿度直减率分别为-2.73%/m(0.5～1.5 m)、1.43%/m(1.5～3 m)、-0.02%/m(3～5 m)、0.06%/m(5～8 m)和0.39%/m(8～15 m).     

川藏公路尼洋河下游宽浅游荡型河段水毁路基防护试点工程

川藏公路K4257 710-K4258 205位于尼洋河下游宽浅游荡型河段。通过对该段路基水毁的形成因素、水毁特征及防护工程水毁的分析，再通过野外路基防护工程模型试验，建立适合该段路基的冲刷保护计算公式：h5／h=1．3(B／r)0．391(h／d)0．141Fr0．947exp(-0．16m-0．11(σg—1.3))，确定了路基水毁永久性防护工程的方案。在保证足够的基础埋深的基础上，提出了一种新的防护工程结构，为青藏高原宽浅游荡型河段水毁路基防护工程建设提供了示范。     

杉木人工林及林下植被细根生物量和形态分布特征

采用土钻法对福建三明杉木人工林样地进行根系采样,主要分析了0～80om土层杉木及林下植被≤1mm和1～2mm细根的生物量及形态特征,结果表明：0—80cm土层内杉木和林下植被≤1mm细根生物量分别为191．1g／m^2、32．83g／m^2,1—2mm细根分别为207．5/m^2、10．86g／m^2;≤1mm细根根长分别为5059．67m／m2、1076．27m／m2,1～2mm细根根长分别为962．87m／m^2、52．23m／m^2;≤1mm细根表面积分别为24．62m^2／m^2、3．41m^2／m^2,1—2mm细根表面积分别为3．39m^2／m^2、0．15m^2／m^2．林下植被≤1mm细根的生物量、根长及表面积占其总细根生物量、总根长和总表面积的比例均远高于杉木的．杉木人工林中,杉木≤1mm细根的比根长大于林下植被,而组织密度则小于林下植被;杉木1～2mm细根的比根长略小于林下植被,组织密度也小于林下植被．杉木和林下植被各个径级细根生物量的垂直分布格局基本一致,大致表现为随土层增加呈减少的趋势;根长和表面积垂直分布规律并不明显,但均表现出表层土壤大于底层土壤．各个土层杉木细根的生物量、根长和表面积所占比例明显大于林下植被．0—10cm土层中≤1mm细根林下植被生物量、根长、表面积所占总的生物量、根长、表面积的比例大于杉木．     

基于机载雷达数据的青海云杉(Picea crassifolia)林降雨截留空间模拟

以祁连山天老池流域青海云杉(Picea crassifolia)林为对象,以2013年降雨截留观测数据和机载雷达数据,结合GIS技术对青海云杉林进行流域尺度上的截留模拟。先以样方尺度上观测的数据建立截留量统计模型,然后利用机载雷达数据计算冠层激光穿透指数(LPI),根据LPI与叶面积指数(LAI)的关系实现对青海云杉LAI的反演,最后利用青海云杉林区降雨量和LAI空间分布数据,在GIS的空间分析中,模拟研究区青海云杉林截留的空间分布。结果表明:2013年生长季研究区青海云杉林林冠截留量0~331.0mm,平均161.9mm,林冠截留率在0~67.97%,平均33.89%;整个生长季,流域青海云杉林冠截留量约5.26×105 m3,占整个流域生长季总降雨量的7.38%。     

红河流域气温和蒸发量时空变化分析

使用研究区44个气象站1960-2000年的逐月20cm蒸发皿蒸发量、气温的实测资料,分析了红河流域气温和蒸发量的时空变化特征。结果表明：（1）红河流域年均气温呈上升的趋势,1960-2000年间年均气温上升了约0．52℃;其中20世纪60年代和70年代气温变化不大,80年代和90年代急剧上升;季节上以夏季上升趋势最为显著,气候倾向率为0．14℃／10a。（2）红河流域年均蒸发量呈下降的趋势,40年间下降了约45．52mm;其中60年代和70年代相差不大,80年代急剧下降,到90年代有所上升;季节上以春季和夏季下降趋势显著,气候倾向率分别为-1.63mm／10a和-7．63mm／10a。（3）年均气温和蒸发量变化的趋势具有明显的空间分布差异。全流域气温的气候倾向率在-0．21℃／10a-0．35℃／10a,主要的增温区域分布在李仙江和藤条江地区。蒸发量的气候倾向率在-48mm／10a～11mm／10a,蒸发量明显减少区域主要分布在李仙江下游的江城、元江流域的楚雄、元阳、河口和盘龙河流域的文山地区。     

极端干旱地区绿洲小气候特征及其生态意义

运用微气象学方法对极端干旱区荒漠绿洲小气候进行了观测,分析我国极端干旱区荒漠绿洲的微气象特征并与林地外进行了对比。同时讨论晴天、阴天和沙尘暴天气的PAR的差异．分析了产生这些差异的原因。结果表明荒漠绿洲具有改变太阳辐射、调节近地层地表及地下温度、缩小温差、降低风速、提高土壤及大气湿度等重要生态作用。绿洲内部的太阳总辐射比林冠层顶部减少49．3％-49．83％：生长季胡杨和柽柳林内的气温均低于林地外．胡杨林平均比林外低1．62℃,柽柳林比林外低0．83℃,而且森林覆盖率越高降温作用越明显：群落上层气温高于群落下层,气温随高度增加而增加;林内大气相对湿度均高于林地外．生长期,胡杨林内比林地外高8．5％,柽柳林高4．2％;胡杨林地平均风速为0．33m／s．比林地外低2．7m／s：柽柳林平均风速为0．72m／s,比林地外低2_3lm／s。在沙尘暴日,PAR明显小于阴天日和晴天日下的值．而ηQ非常大,且变化不稳定,该结论对研究大气层的稳定性有极其重要的意义。     

巴丹吉林沙漠典型湖泊湖气界面水一热交换特征

利用2012年8月-2013年7月在巴丹吉林沙漠腹地典型湖泊上用涡动相关系统观测的湍流资料,分析了湍流方差统计特征、微气象特征,计算了湍流热通量和湖泊蒸发量,初步结论为：①湖面上局地环流复杂,湍流三维风速的标准差与稳定度(Z/L)之间满足1/3次律。②湖面辐射分量具有明显季节变化和日变化特征,结冰期和非结冰期能量分配不同,冬季湖泊将储存的能量向大气传递;潜热通量和感热通量季节变化存在差异,但均有明显的昼夜变化特征。③湖气界面的感热通量在不同的月份也存在差异,感热以湖泊向大气传递为主;潜热通量夏半年远大于冬半年,在一天中6:00-8:00时处于最低值,15:00-16:00时达到峰值,在冬季会出现潜热向下输送现象。感热通量和潜热通量日变化呈负相关,湖面有效能量主要分配给潜热,湖泊同周围环境以水汽交换为主。④湖面平均蒸发速率为3.97 mm/d,累计蒸发量为1450±10 mm/a,同期的蒸发量是降水量的20多倍,湖泊主要靠地下水补给。这些结论可为进一步研究巴丹吉林沙漠腹地湖泊群的水循环及补给来源提供参考。     

高寒河谷灌丛冠层降雨再分配特征及影响因素

通过植被冠层的降雨被分割成冠层截留、穿透雨和树干茎流3个部分,这个过程（冠层降雨再分配）是高寒河谷灌丛生态演变的关键驱动因子之一,对于认识高寒河谷灌丛的水文循环过程及水分收支规律也具有重要意义。选取青海湖流域最重要的河谷灌丛--具鳞水柏枝作为研究对象,通过野外定点观测,深入分析了冠层降雨再分配特征及影响因素\.结果显示:①穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例平均为48.40%、4.04%和47.56%,并在不同降雨量等级之间存在显著差异;②冠层降雨再分配各组成要素（穿透雨、树干茎流、冠层截留）与降雨特征参数存在高度相关性,伴随降雨量和降雨历时的增加,穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例均逐渐趋于稳定,极限稳定值分别介于60.45%～61.07%、6.45%～7.42%、33.11%～34.17%;③产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为1.10 mm和1.87 mm,表明2 mm以下的降雨对土壤水分的补给基本没有贡献。因此,高寒河谷灌丛冠层降雨再分配与其他林木类型存在明显差异,需要深入研究其内在机制及水分利用规律。     

泾河上游流域实际蒸散量及其各组分的估算

利用分布式生态水文模型SWIM,基于泾河上游(泾川测站以上) 植被、土壤、气象和水文数据对研究区进行了水文过程的模拟,从而估算了流域的实际蒸散量及其各组分。结果表明：SWIM模型能够较好的模拟泾河上游流域的水文过程,模拟的流域多年(1997-2003 年) 平均实际蒸散量为443 mm,其中土壤蒸发量为259 mm,植被蒸腾量为157 mm,冠层截持量为27 mm。石质山区的森林覆盖区和非森林地的年蒸散总量在整个流域分别具有最大值和最小值,为484 mm和418 mm;黄土区实际蒸散量介于二者之间,平均为447 mm。森林覆盖地区土壤蒸发明显小于其它区域,而蒸腾和冠层截留明显大于其它区域。年内蒸散量主要集中在5-8 月份,占全年总蒸散量的60%,且冠层蒸散比例较大达63%。整个流域湿润年份较干旱年份蒸散量增加了78 mm,其中土壤蒸发增加最多,其次是冠层蒸腾,冠层截留蒸发最小。     

干旱荒漠区绿洲边缘典型固沙灌木的降水截留特征

在民勤绿洲边缘,降水对维持固沙灌木持续稳定发挥固沙功能具有重要作用。本文选择民勤绿洲边缘3种主要固沙灌木为研究对象,观测了降雨条件下降水穿透量和冠层截留量,分析了降水穿透量和冠层截留量与降雨量之间的关系以及截留率与降水强度之间的关系,比较了不同灌木群落的降水截留特征。结果表明,不同灌木的降水截留存在明显差异,梭梭、柽柳、生长良好白刺、衰退白刺冠层最大截留量和截留容量分别为0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.3 mm和0.8 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm;在两年总降水量255.3 mm条件下,梭梭、柽柳和生长良好白刺3种灌木群落冠层截留损失分别为44 mm、88 mm和32 mm,占降水总量的16.6%、33.1%和12.0%;当降雨强度<0.8 mm·h-1,梭梭和柽柳降水截留率随降水强度增加均呈递减趋势;当降水强度>0.8 mm·h-1时,梭梭冠层截留量与降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,柽柳在0.3～0.4之间;当降水强度<0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛的降水截留率随降水强度增加呈下降趋势;当降雨强度>0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛截留率基本维持在0.1～0.2之间;降雨强度>0.4 mm·h-1时,衰退白刺截留率稳定在0.05～0.1之间。     

祁连山青海云杉林截留对降水的分配效应

为了评估青海云杉林的水源涵养服务功能,选择祁连山西水林区排露沟流域青海云杉林,定位监测了在2006年中共83次降水事件的截留分配效应,观测期降水总量为394.2 mm,林冠截留、茎流和穿透水量分别是139.1、1.96和253.1 mm,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为35.28%、0.50%和64.22%,当林外降水量>0.8 mm时才观测到林内穿透雨,而大于13.60 mm时,才观测到树干茎流。林冠对降水的截留分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关。冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈正相关,冠层截留率与降水量呈负相关,而茎流率和穿透率呈正相关;林冠对降雪的截留强于降雨,而降雨的穿透量强于降雪,同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加。青海云杉林冠的几何形态结构(枝叶的分布与排列)不利于形成树干茎流。     

林冠对降雨截留能力的研究

林冠截留能力是指在理想条件下林冠枝叶对任意降雨量的最大吸附量,随降雨量的增加而增加。当降雨量足够大时,林冠截留能力就等于林冠截留容量。所以,林冠截留容量是林冠截留能力的最大值。借鉴水文学中蓄满产流理论,构建林冠截留降雨能力模型。此外,结合一个具体林分的实测资料,介绍了林冠截留能力的近似确定方法,并与模型的模拟结果进行了比较。结果表明,两者非常吻合,表明文章建立的林冠截留能力模型是有效的,可以用于评判和比较不同林分对降雨截留作用的大小。     

Influence of canopy and topographic position on soil moisture response to rainfall in a hilly catchment of Three Gorges Reservoir Area,China

Rainfall provides essential water resource for vegetation growth and acts as driving force for hydrologic process, bedrock weathering and nutrient cycle in the steep hilly catchment. But the effects of rainfall features, vegetation types, topography, and also their interactions on soil water movement and soil moisture dynamics are inadequately quantified. During the coupled wet and dry periods of the year 2018 to 2019, time-series soil moisture was monitored with 5-min interval resolution in a hilly catchment of the Three Gorges Reservoir Area in China. Three hillslopes covered with evergreen forest(EG), secondary deciduous forest mixed with shrubs(SDFS) and deforested pasture(DP) were selected, and two monitoring sites with five detected depths were established at upslope and downslope position, respectively. Several parameters expressing soil moisture response to rainfall event were evaluated, including wetting depth, cumulative rainfall amount and lag time before initial response, maximum increase of soil water storage, and transform ratio of rainwater to soil water. The results indicated that rainfall amount is the dominant rainfall variable controlling soil moisture response to rainfall event. No soil moisture response occurred when rainfall amounts was 8 mm, and all the deepest monitoring sensors detected soil moisture increase when total rainfall amounts was 30 mm. In the wet period, the cumulative rainfall amount to trigger surface soil moisture response in EG-up site was significantly higher than in other five sites. However, no significant difference in cumulative rainfall amount to trigger soil moisture response was observed among all study sites in dry period. Vegetation canopy interception reduced the transform ratio of rainwater to soil water, with a higher reduction in vegetation growth period than in other period. Also, interception of vegetation canopy resulted in a largeraccumulated rainfall amount and a longer lag time for initiating soil moisture response to rainfall. Generally, average cumulative rainfall amount for initiating soil moisture response during dry period of all sites(3.5–5.6 mm) were less than during wet period(5.7–19.7 mm). Forests captured more infiltration water compared with deforested pasture, showing the larger increments of both soil water storage for the whole soil profile and volumetric soil water content at 10 cm depth on two forest slopes. Topography dominated soil subsurface flow, proven by the evidences that less rainfall amount and less time was needed to trigger soil moisture response and also larger accumulated soil water storage increment in downslope site than in corresponding upslope site during heavy rainfall events.     

半干旱沙地樟子松林降雨再分配特征

森林植被的降雨再分配过程是影响区域水资源利用效率以及生态系统生产力的重要因素.于2018年5—8月观测27 a生樟子松人工林降雨再分配特征,探究降雨再分配的比例变化对林地水分平衡的影响机制,分析、量化林内穿透雨、林冠截留、树干径流、枯落物层入渗部分产生的阈值.结果 表明:樟子松林内穿透雨量占同期降雨量的86.45％,穿...     

Latent and Sensible Energy Flux Over Deforested Land Surfaces in the Eastern Amazon and Northern Thailand

Land cover change may impact watershed hydrology and regional climate by altering land-atmosphere exchanges of energy and water. Conversion of forest to pasture has previously been shown to decrease the rate of evaporation (including transpiration) because of reduced aerodynamic roughness, less canopy rainfall interception and greater canopy resistance during dry periods. However, less is known about the effects of forest replacement land covers other than pasture. In this study, field measurements of meteorological processes, stomatal resistance, and Leaf Area Index (LAI) were taken over various deforested land surfaces in the eastern Amazon Basin and in northern Thailand. Based on these measurements, evaporation and sensible heat flux were estimated over each site. Results show the degree to which different land covers replacing tropical forest affect energy partitioning. In comparison with forest, non-irrigated, actively and recently cultivated sites had sharply lower rates of evaporation. Secondary vegetation generally had higher rates of evaporation than actively or recently used sites. The proportion of energy used for evaporation increased rapidly with age in secondary vegetation. Evaporation rates at sites eight and 25 years after abandonment in the Thailand study area were enhanced by positive sensible energy advection from nearby cultivated areas, and were similar to those of primary forest. Differences in dry season evaporation rates of 3-, 8- and 25-year secondary vegetation are explained, in part, by the differences in canopy resistance. Minimum canopy resistance was 223, 61 and 58 s m ⁻¹ , respectively at the 3-, 8- and 25-year sites.     

Comparative hydrological behaviour of two small catchments in semi-arid Zimbabwe

This paper describes and compares the hydrological responses of runoff, soil moisture and groundwater levels to rainfall events for two small semi-arid catchments over a 2-year period. Romwe received 1430 and 756 mm of rainfall in the 19999/00 and 2000/01 season, respectively. Mutangi received 756 and 615 mm of rainfall in the same years. Romwe generated 520 and 102 mm of runoff in the 19999/00 and 2000/01 seasons, respectively, while Mutangi generated 82 and 69 mm of runoff in the same years. The runoff response of the catchments was dominated by a relatively quick response to rainfall and with little or no significant contribution from regional groundwater or ‘old water’ sources. Total soil moisture storage to a depth of 120 cm was higher at Romwe than Mutangi for the entire study period reflecting the differences in the soil types. The groundwater level was closer to the surface and responded more quickly to rainfall at Romwe compared to Mutangi where water levels were between 12 and 16 m below the surface. There was a significant relationship between profile soil moisture and water table level at Romwe and none was observed at all in Mutangi. Significant (p<0.05) monthly rainfall runoff relationships were observed at both Romwe and Mutangi. At Romwe and Mutangi 91% and 76% of the runoff variation was accounted for by rainfall in the 1999/00 season, respectively. The rainfall–runoff relationship were different at Romwe for the two seasons, it was higher in the 1999/00 season than the 2000/01 season when 91% and 49% of the runoff variation was due to rainfall, respectively. The relationships were almost similar at Mutangi during the two seasons.