森林水文讲座-2011-10
长江上游森林植被水文功能研究课件资料
长江上游森林植被水文功能研究摘要：长江上游森林林冠截留量与林分郁闭度呈正相关，当亚高山冷杉林的林分郁闭度为 0.7 时（5～7 月），平均截留率为 24%，当郁闭度在 0.3 时（5～7 月），平均截留率降为 9.5%；从枯落物持水量来看，箭竹冷杉林最大 (6.0mm)，藓类冷杉林最小 (2.8mm)，主要因为前者有较多的落叶伴生树种和灌木。
岷江冷杉原始林的土壤最大持水量、枯落物最大持水量、苔藓层最大持水量比皆伐后形成的其他森林类型要大 2.3～17.2 倍，从而具有更好的水源涵养功能。
植被对径流的影响初步结论是，森林大流域的年径流量常常大于少林或无林流域的径流量；不同采伐强度径流量比较是皆伐迹地＞择伐迹地＞原始森林。
与全国其他森林类型的蒸发散研究比较显示，长江上游森林的相对蒸散率较低，为 30%～40%，这主要是由于海拔较高，降水量大所致。
关键词：林冠截留；枯落物持水量；径流量；相对蒸散率中图分类号：S715.2;文献标识码：A文章编号：1000-3037(2001)05-0451-06长江上游（宜昌以上）占长江流域面积的 50% 以上，控制流域面积约 100万km2，由于其地理位置特殊、地势地貌陡峻、河流比降巨大，降雨丰沛且强度大，长江上游分布的森林植被成为长江流域生态环境保护的绿色生态屏障和社会经济可持续发展的重要基础。
尽管长江洪灾发生有气候方面的客观原因，但是人为因素造成的中上游地区森林过度采伐、乱砍滥伐、毁林开荒引起水土流失加剧和江湖、水库淤积，降低了调蓄洪能力，也是造成洪涝灾害的重要原因。
长江上游天然林由于遭到长期过量采伐，面积锐减，质量下降，仅川西林区天然林面积在 1985 年至 1995 年的 10 年间减少了 35.1%，而人工更新的森林面积有限，结构不合理，致使长江上游森林的生态功能尤其是水源涵养功能不断削弱，水土流失逐年加剧，江河含沙量急增，严重影响到长江上游社会经济发展，也是造成长江中下游水患的重要原因之一。
浅谈森林水文效应的研究进展
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。
森林水文实验报告总结
一、实验背景随着全球气候变化和人类活动的影响，森林生态系统在维持全球水文循环、调节水资源分布等方面发挥着至关重要的作用。
为了深入了解森林生态系统对水文过程的影响，我们开展了森林水文实验，通过对不同森林类型、不同植被结构的水文特征进行观测和模拟，分析森林生态系统对水文过程的影响机制。
二、实验目的1. 了解不同森林类型、不同植被结构的水文特征。
2. 分析森林生态系统对水文过程的影响机制。
3. 探索森林生态系统对水资源调控的潜力。
三、实验方法1. 实验地点：选择具有代表性的森林生态系统，包括山地森林、平原森林和干旱区森林。
2. 实验材料：观测设备（自动气象站、土壤水分仪、径流计等）、模拟模型（Penman-Monteith模型、分布式水文模型等）。
3. 实验步骤：（1）建立森林生态系统水文观测站，收集森林生态系统水文数据；（2）运用Penman-Monteith模型估算森林冠层蒸腾量；（3）采用分布式水文模型模拟流域水文过程；（4）分析森林生态系统对水文过程的影响。
四、实验结果与分析1. 森林冠层蒸腾量通过Penman-Monteith模型估算，不同森林类型的冠层蒸腾量存在差异。
山地森林的冠层蒸腾量较高，平原森林次之，干旱区森林最低。
这主要是由于山地森林的植被覆盖度较高，水分条件较好，而干旱区森林水分条件较差，植被覆盖度较低。
2. 森林生态系统对水文过程的影响（1）水分截留与再分配：森林生态系统对降水具有较强的截留作用，可以降低雨滴落地速度，减少径流产生。
同时，森林生态系统对土壤水分具有较好的调蓄作用，可以缓解土壤干旱。
（2）径流调节：森林生态系统可以调节径流过程，减小径流峰值，延长径流历时。
在干旱季节，森林生态系统可以延缓土壤水分的蒸发，为流域提供水源。
（3）土壤侵蚀控制：森林生态系统可以降低地表径流速度，减少土壤侵蚀。
同时，森林植被的根系可以固定土壤，提高土壤抗侵蚀能力。
3. 森林生态系统对水资源调控的潜力森林生态系统具有巨大的水资源调控潜力。
森林水文学总结1
第一章课件1、流域——由分水线（分水岭最高点的连线称为分水线或分水界）所包围的河流集水区。
分地面集水区和地下集水区两类。
如果地面集水区和地下集水区相重合，称为闭合流域；如果不重合，则称为非闭合流域。
平时所称的流域，一般都指地面集水区。
森林流域具有较大的土壤入渗能力和较慢的融雪速率。
2、对比试验两流域对比--对比流域实验校核观测数据可以通过统计分析手段剔除土壤特征、地质地貌对评价森林影响流域产水量导致的误差。
流域自身对比--流域自身对比由于难以将气候条件变化对流域产水量的影响从植被变化的影响中区分出来2、森林减少可以增加流域产水量以及造林可以减少流域产水量林冠截流a)林冠截流损失比灌木和草本截流损失大b)国外一般认为温带针叶林林冠截流率在20%～40%c)我国不同气候带及其相应的森林植被类型林冠截流率变动范围在11.4%～34.3%，变动系数在6.86%～55.05%，其中以亚热带西部高山常绿针叶林最大，亚热带山地常绿落叶阔叶混交林最小（温远光、刘世荣，1995）森林枯枝落叶层截持水a)影响穿透降水对土壤水分的补充和植物的水分供应（Putuhena andCordery, 1996）b)枯枝落叶层具有比土壤更多更大的孔隙，因此其水分也就更易蒸发。
Black和Kelliher（1989）的研究表明不同类型的森林枯枝落叶层吸持水分的蒸发占林地总蒸发散的3%～21%c)其意义在于对林冠下大气和土壤之间水分和能量传输的影响，以及对森林植被养分的供应d)枯枝落叶层含水量有明显的时间和空间变异性，从而增加了研究难度林地土壤水分入渗及贮水a)森林土壤比其他土地利用类型的入渗率高b)林地土壤具有较大的孔隙度，特别是非毛管孔隙度大，从而加大了林地土壤的入渗率、入渗量。
林地蒸发散a)森林具有比其他植被更大的蒸腾量b)林地蒸发散由辐射交换、水汽传输和生物生长发育等过程组成3、森林水文学是研究森林生态系统对水分循环和环境影响(包括对土壤侵蚀、水质和小气候等的影响) 的科学。
森林生态系统结构与水文生态功能解读
1研究目的与意义在我国自然环境和经济快速发展条件下，水资源不足已经引起了社会各界的普遍关注。
北方常年严重缺水，南方也存在季节性缺水或水质性缺水。
长江中下游地区山地丘陵面积大，历史上长期受人为强度干扰，水土流失造成的土地退化和洪涝灾害严重制约了地方经济、社会的稳定和谐发展。
水资源紧缺矛盾比较突出，水质日趋恶化，河道水质污染严重，湖泊水质恶化与湖泊富营养化。
长三角城市群环境、资源与经济、社会发展之间的矛盾日益凸显，水体污染和饮用水安全等问题越来越成为经济社会发展的制约因素。
本研究将运用该理论，探讨安徽省大别山区森林资源变迁与水资源关系，为区域经济社会发展和新农村建设的决策提供理论与实践依据，为长三角城市群与山区乡村一体化协调发展的理论模式从水资源角度提供核心支撑内容。
2存在问题与展望森林的水文功能日益成为最重要的森林生态功能。
实现森林植被与水资源的综合管理，促进森林植被恢复与水资源安全的平衡，是未来现代林业或多功能林业的重要任务。
由于目前对森林植被影响水资源形成过程的认识还非常有限，尤其是在森林对水资源影响的区域特点方面还有很大不足，成为制约国民经济和现代林业发展的“瓶颈”。
急需开展以森林植被调控水资源形成过程为主要内容的基础性创新研究。
分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程与机理的有效手段，也是解决当前水文领域面临的重要问题的有效工具，已经在气候变化、LUCC、缺资料地区、生态水文学、水资源管理等领域的研究中发挥了重要作用。
随着研究工作的不断深入和认识的逐步提高，也将推动分布式水文模拟理论和技术的发展。
本实验针对长三角苏南丘陵区的杉木、麻栎、毛竹林的树干液流定点观测，试验采用热扩散树干液流仪和热平衡树干液流仪，同时结合小气象站的EM50数据采集器同步测定各环境因子，分别进行了杉木、麻栎、毛竹的蒸腾耗水日变化特征、树干液流速率与环境因子和生态系统结构的耦合关系研究，另外，通过自主研发的蒸渗仪，测定了各个林分的土壤蒸发、乔灌草的蒸散发。
森林水文学
长白山红松阔叶混交林
人工针阔混交林
森林水文学
森林水文学是研究森林生态系统对水分循环和环境影 响（包括对土壤侵蚀、水质和小气候等的影响）的科 学，也即研究森林对水分的存在状况和运动规律，起 源于19世纪中叶。
森林对水文运动的影响
对大气降水的影响 森林植物枝叶对雾、露、霜等水平降水具有 很强的捕获能力。森林的凝结水量比空旷地多1/4，一般占总降水 量的2～5％。此外，森林还对降雪量有较高的拦截能力，林带和 林缘的积雪量比农田要高2～6倍。对于森林增加降雨问题争论很 大：一种意见认为森林地区水汽多、湿度大，温度较低，森林上 空湍流涡动较盛，因而易于成云致雨；另一种意见认为降水量主 要决定于大气环流，森林的作用不大。但比较趋于一致的意见是 大面积森林可增加 5～10％的降水量。
涵养水源，调节流量，减少洪害
森林把地面径流转为地下径流，减慢了径流速度，在雨季 可以大量贮蓄水分，减缓洪水流量；干旱季节又可补充河 水流量，减轻或防止旱灾。天然林等是涵养水源的最佳林 分。中国长江支流岷江上游因1950～1978年原始林破坏， 森林覆被率下降15～20％，同期河流洪水流量平均增加 38.27立方米／秒。
截留降水
截留降水指森林植物和地被物表面吸收、吸 附并蒸腾大气降水的现象。可分为3部分:① 林冠截留，②林下植物截留，③枯枝落叶层 的截留。
蒸发－蒸腾
包括林地表面水分蒸发和森林植被的蒸腾。由于森林内的温度较低、湿 度较大，林地表面蒸发量比无林地小，一般为无林地的20～60％。森林蒸腾 是森林植物进行有机物合成及分解、能量的吸收和转化的一种生理现象。即 土壤水分经根系吸收，通过输导系统，至叶部及嫩枝皮部逸散到大气中的消 耗过程。其蒸腾量受蒸腾强度、蒸腾时间和蒸腾面积（主要是总叶面积）等 3 个因素所支配。森林蒸腾量比草原、农田和裸地为高。森林蒸发 -蒸腾量 一般接近年降水量的一半或一半以上。
森林生态系统的水文调节功能及生态学机制研究进展
生态环境 2006, 15(6): 1360-1365 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目：国家自然科学基金委创新群体项目(40321101)；国家自然科学基金项目(30230090)作者简介：曹 云（1977－），男，博士，主要从事植被生态学及生态系统水文服务功能机制研究。
E-mail: Caoyuncy@ *通讯联系人 收稿日期：2006-05-17森林生态系统的水文调节功能及生态学机制研究进展曹 云，欧阳志云*，郑 华，黄志刚，邢芳芳中国科学院生态环境研究中心//城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085摘要：森林水文调节功能是森林所实现的重要服务功能之一，可是由于森林资源被无节制的开采利用，导致人们不断遭受森林破环所带来的洪旱灾害。
因此关于森林生态水文功能研究已成为生态学和水文学的研究重点之一。
近年来，国内外对森林水文调节过程及其生态学机制进行了广泛深入的研究，所以文章从森林的水文过程出发，对林冠截留、树干流、凋落物层截留、林地水分涵养和蒸发蒸腾及其影响因子的国内外研究现状进行了归纳分析，研究认为林地各冠层均能够截留降雨，降低雨水动能，从而减少地表径流的产生和对地表的冲击；凋落物层能蓄留水分、抑制蒸散、减缓地表径流；而树干流改变降雨水平空间格局，影响水分入渗以及土壤水源涵养。
森林结构复杂，明显改变了降雨分配过程，而森林水文过程及调节功能又受到森林结构的制约，因此定量定性探讨森林生态系统的结构、过程与水文调节功能之间关系，是未来森林生态水文功能研究的重点。
关键词：森林水文调节功能；森林结构；水文过程；降雨分配中图分类号：S715；S718.5 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）06-1360-06森林生态系统水文调节功能是森林和水相互作用后产生的综合功能的体现，即在调节气候、涵养水源、净化水质、保持水土等方面所发挥的巨大功能，其中涵养水源、净化水质和保持水土是森林生态系统服务功能的重要方面[1-2]。
森林生态系统的水文过程与水资源管理
森林生态系统的水文过程与水资源管理概述森林生态系统是地球上最重要的生态系统之一。
它不仅为生物多样性提供了宝贵的栖息地，还在地球的水文循环中发挥着至关重要的作用。
本文将探讨森林生态系统的水文过程，以及如何进行有效的水资源管理，以保护和提高森林生态系统的功能。
1. 森林生态系统的水文过程1.1 蒸腾作用蒸腾作用是森林生态系统的一个关键水文过程。
树木通过根系吸收土壤中的水分，并通过细小的毛细管输送至树冠。
然后，水分蒸发成为水蒸气从气孔释放出来。
这个过程不仅有助于维持森林生态系统中的水分平衡，还起到了冷却作用。
1.2 降水拦截与滞留森林的树冠可以拦截并吸收降水，防止水滴直接落到地面。
这种降水拦截可以减缓降水速度，减少土壤侵蚀和洪水的风险。
此外，森林地面的植被和有机质层能够吸收和滞留降水，增加水分的存储量，有助于维持地下水位和河流的稳定供水。
1.3 根系与土壤保水森林的树木根系具有较大的存水容量，可以吸收并存储更多的水分。
与此同时，树根还可以通过一定程度的过滤作用，改善土壤的保水能力和结构。
树木根系的扎根还有助于减少土壤侵蚀，防止河流和湖泊的富营养化。
2. 水资源管理措施2.1 保护森林覆盖率保护森林的覆盖率是有效管理森林生态系统水资源的关键。
通过保护森林覆盖率，可以最大限度地减少土壤侵蚀和水体污染，提高地下水位和河流的供水量。
此外，保护森林还有助于调节气候，维持水文循环的平衡。
2.2 森林抚育和植被修复定期抚育与维护森林有助于保持树木的健康和良好的生长状态。
抚育措施包括定期对树木进行修剪、清理病虫害等。
同时，进行植被修复可以增加森林的稳定性和抵抗能力，减少林火等自然灾害对水资源的影响。
2.3 水资源监测与评估建立水资源监测和评估体系对于有效管理森林生态系统至关重要。
通过使用先进的水文测量设备和技术，可以收集丰富的水文数据，了解森林地区的水文特征。
这些数据可以用于制定具体的水资源管理计划和政策，以应对不同水文情况和挑战。
试述森林生态水文领域关注的热点问题及研究思路。
试述森林生态水文领域关注的热点问题及研究思路。
森林生态水文是一门多学科及其相互关联的新兴学科。
随着森林生态水文研究和研发的不断深入，当今研究领域当中的热点问题和研究思路也在不断层出不穷。
下面列出部分森林生态水文研究的热点问题及研究思路：一、测定森林水文参数1.测定森林土壤可滞留水的量及其影响因素：关注森林土壤特性和森林覆盖度对土壤中可滞留水的量的影响，采取孔隙分析技术、射线衍射与X射线能谱、热重分析以及水分仪等检测手段来研究土壤可滞留水的量及其影响因素。
2.测定森林土壤水含量：采用微土象和水分仪等仪器，分析森林土壤水含量，从而获取各个层面土壤水分的梯度、结构、分布等特征，以及其与森林植被和土壤特征的关系等。
3.测定森林的渗透系数：在空间尺度上进行地形、坡度和土壤化学特征的综合处理，采用挖掘、实验及模拟等技术，以及Hagerrot-Mualem定律等求解渗透系数，从而了解森林周边地质问题和水文环境。
二、森林水质监测1.森林水源水质监测：以森林水源的水质改变情况为依据，利用地质、气象和植被等影响因素，对森林水源水质进行分析与评价，对研究区域的干旱化、水体污染和水源枯竭有着较高的应用价值。
2.森林小流域水质调查与监测：利用水文模型、水文分析、环境污染控制、水环境调查与监测、水质分析与评价及治理技术等多种技术，以森林小流域为研究对象，对森林小流域的水质表现进行系统调查，以及对受环境感受的森林生态水文状况进行准确监测。
三、森林水循环模拟1.森林水文模型开发：开发系统的森林水文模型，以缩小模型开发及应用的时空尺度，模拟森林水文过程，包括雨洪过程和水分运移过程等，以满足不同的森林水文应用诉求。
2.森林潜在蒸散量模拟：采用地质、植被及气象等多因素，以及相关模型关联拟合，建立森林潜在蒸散量和气象参数之间的模型，从而模拟森林系统的水文过程。
四、森林水资源评价及管理1.森林土壤水分可利用性的综合评价：采用气象、土壤、植被及地质等数据等进行综合评价森林土壤水分利用性，以便为工程设计及研究决策提供状况认知。
森林生态系统主要水文过程研究进展
宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（08）：15-19，45·林业与草业·基金项目：十四五国家重点研发计划课题（2022YFF1300404）。
作者简介：韩宏（1981—），男，宁夏彭阳人，林业工程师，从事林业生态工程等研究。
收稿日期：2023-05-06森林蒸散、土壤水分运移和土壤含水量动态变化是森林生态系统主要的水文过程。
森林蒸散是森林水量平衡的主要分量[1]，明确森林蒸散特征及其对环境和植被结构的响应对深入理解变化环境下森林植被耗水有重要意义；土壤入渗和产流等土壤水分运移的分布格局是决定土壤水循环的关键因子，也是评价林地水源涵养和水土保持能力的关键指标[2]；土壤含水量变化影响森林植被生长和分布，是森林水文循环的重要部分。
因此，笔者在梳理国内外已有研究的基础上，重点综述森林蒸散、土壤水分运移和土壤含水量动态等主要水文过程的研究进展，并展望未来应重点关注的研究内容。
1森林蒸散过程1.1林冠截留林冠截留是一个复杂、动态的变化过程，受多种因素影响[3]。
目前，国内外学者针对这一过程已开展大量研究，涉及不同森林类型降雨截留特征、林冠截留影响因素及林冠截留模型构建与完善等。
受树木特征、林分结构及环境条件影响，不同气候区和森林类型林冠截留存在较大差异[3-5]。
针叶林的林冠截留率一般大于阔叶林，针叶林林冠截留率变化范围为14.5%～50.0%，而阔叶林的林冠截留率变化范围为11.2%～26.17%[6]。
气象条件（如降雨量和降雨强度、降雨历时、风速）和林冠结构（郁闭度、叶面积指数等）是影响林冠截留的主要因素。
降雨量和降雨强度是林冠截留形成的基本条件，因而对林冠截留有重要影响[7]。
林冠截留森林生态系统主要水文过程研究进展韩宏宁夏固原市六盘山林业局西峡国有林场，宁夏固原756400摘要：森林蒸散、土壤水分运移和土壤含水量动态变化等主要水文过程是森林生态系统水文循环的重要组成部分，对评价森林生态系统耗水、水土保持和水源涵养能力等有重要意义。
森林立地学课件-3森林水文
• （2）在地区上存在着相似性及特殊性 • 相似性：不同流域所处的地理位置（纬度与距海远近等）相似，气候
• 水循环： 森林生态系统的水循环功能主要体现在森林植 被对降水调蓄、消耗与转化上，特征包括森林植物的截 留、发散、水分入渗和渗透、径流等几个方面。
• 水质：森林生态系统不仅因为有林层她被物层和土壤层， 对污染物质有较强的截留过滤作用，而目能有效地减少 地表径流，使得输出的水质具有较高的净化效果。
8.国外森林水文研究现状和进展
7.我国森林水文研究现状
（祝志勇,季永华.我国森林水文研究现状及发展趋势概述 [J].江苏林业科技,2001,28(2):42~45）
• 蒸发散：森林蒸发散是森林水量平衡中最重要的指标， 一般地，森林蒸发散大于无林区的蒸发散，但实际上， 森林总蒸发量与无林地的自由水面的蒸发量较接近。据 大多数研究者的研究成果，森林生态系统的蒸发散最大 约占降雨量的40%~80% 。由于受测定方法手段和实际 操作技术困难的限制，国内开展森林蒸发散的测定和研 究不很深入和广泛，据现有儿个不同地理带不同森林类 型的蒸发散比较，森林蒸发散受树种、林龄、海拔、降 水量等诸多因了的影响，随着降水量的增加，森林蒸发 散略显增加趋势，相对蒸发散则呈减少的规律性变化。
• 2.水文学研究的目的：
• 水文学研究的目的：运用水文规律为给水排水工程和市政工程的规 划、设计、施工管理提供正确的水文资料及分析成果，以充分开发 与合理利用水资源，减免水害，充分发挥工程效益。
• 通过模拟和预报自然界中水量和水质的变化及发展动态，为开发利 用水资源，控制洪水和保护水环境等方面的水利建设提供科学依据。
从森林水文看森林的涵水作用
从森林水文看森林的涵水作用黄尚绎【摘要】森林是整个国民经济持续、稳步、健康发展的基础,在国家经济建设和可持续发展中具有不可替代的地位和作用。
森林能涵养水源,＂青山常在,碧水长流＂,树总是同水联系在一起。
【期刊名称】《浙江林业》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】1页(P26-26)【关键词】森林水文;水作用;可持续发展;国民经济;经济建设;涵养水源;可替代【作者】黄尚绎【作者单位】不详【正文语种】中文【中图分类】S715森林是整个国民经济持续、稳步、健康发展的基础，在国家经济建设和可持续发展中具有不可替代的地位和作用。
森林能涵养水源，“青山常在，碧水长流”，树总是同水联系在一起。
降下的雨水，一部分被树冠截留，大部分落到树下的枯枝败叶和疏松多孔的林地土壤里被蓄留起来，有的被林中植物根系吸收，有的通过蒸发返回大气。
1公顷森林1年能蒸发8000吨水，使林区空气湿润，降水增加，冬暖夏凉。
森林涵养水源的作用在我国可追溯到2000多年前。
御史大夫贡禹曰：“斩林木亡有时禁，水旱之灾未必不由此也。
”表明当时的古人已意识到森林在水源涵养，防止水、旱灾害方面的生态效益。
清代梅曾亮撰写的《书棚民事》中对当时安徽宣城一带山区开荒垦坡的后果作了比较科学的记叙：“未开之山，土坚石固，草树茂密，腐叶积数年，可二三寸，每天雨从树至叶，从叶至土石，历石罅，滴沥成泉，其下水也缓，又水下而土不随其下，水缓，故低田受之不为灾。
而半月不雨，高田犹受其浸溉。
今以斤斧童其山，而以锄犁疏其土，一雨未毕，砂石随下，奔流注壑，涧中皆填污不可贮水，毕至洼田中乃止。
及洼田竭，而山田之水无继者。
是为开山不毛之土，而病有谷之田，利无税之佣，而脊有税之户也。
”文章对森林水源涵养、水土保持的作用阐述得十分清晰。
清代赵仁基的《论江水》指出，“水溢由于沙积，沙积由于山垦。
”更科学地阐明了长江“水溢”与山林被开垦的密切关系。
孙中山在《民生主义》中也对森林的防止水、旱灾害的作用下了结论：“我们研究到防止水灾与旱灾的根本方法，就是要造林，要造全国大规模的森林。
森林水文学研究述评
森林水文学研究述评
郭明春;王彦辉;于澎涛
【期刊名称】《世界林业研究》
【年(卷),期】2005(18)3
【摘要】森林水文学是研究森林与水之间关系的学科,文中从单个森林水文过程和森林生态系统水文过程及水文效应这2个方面对森林水文学的研究发展进行了简单述评,介绍了截留、入渗、蒸散、径流及土壤水分运动等水文过程的研究进展及模型研究,总结了森林生态系统的水文研究及模拟。
【总页数】6页(P6-11)
【关键词】森林水文学;模型;截留;入渗;蒸散;径流;土壤水分运动;森林生态系统;模拟【作者】郭明春;王彦辉;于澎涛
【作者单位】中国林业科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】S715
【相关文献】
1.浅谈农林院校森林水文学研究生课程教学改革 [J], 张增信
2.中国森林水文学研究进展 [J], 张志强;王礼先;王盛萍
3.森林水文学研究现状及发展趋势 [J], 张卓文;廖纯燕;邓先珍;刘刚;陈玉生
4.森林水文学研究发展历程与思考 [J], 于辉
5.面向研究生的“森林水文学”课程综合教学改革 [J], 刘增文;王进鑫;吴发启;杨岩荣
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0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
降雨历时 (hr)
一次实测降雨(历时 2.7 小时，雨量 10.9 毫米)的雨强和林冠截持强度过程
林冠对降水性质的影响：
林冠降雨雨谱 • 直接穿透雨的降雨特征同空旷地相比没发生变化 • 林冠降雨的雨滴撞碎或重新汇聚成大雨滴，降雨特征变化
F = 1 − exp( − (
10 ⋅ D
简介
a
)n )
D 为雨滴直径(cm)；F 为直径 ≤ D 的雨滴累积体积所占总体积比例；a 和 n 为随雨型和雨强 变化的雨谱分布参数。
单位水体雨滴动能 e (j m-2 mm-1)： e =
1 ∑ f i vi 2 2
式中， f i 为某种直径的雨滴体积占总体积的比例。实际中根据单位水体 雨滴动能和降雨强度(I，mm min-1)的关系简化计算，如 雨型 我国西北地区 我国东北地区 南方(福建)地区
简介
25
Ec
20 15 10 5 0 0 5 10 H 15 (m) 20 25 30 Ec = 23.788(1-exp(-0.3603H)) R = 0.9996
2
刺槐林冠降雨单位水体雨滴动能(Ec，J m-2 mm-1)与降落高度(H，m)的关系
只存在一层林冠时，一场降雨或某一时间内降雨的穿透降雨动能：
森林水文学讲座
王彦辉 2012-11-12
内容
1.森林水文学简介 2.我国有关生态环境问题 3.森林水文学研究进展 4.对森林水文学的要求 专题报告：
• 北方多功能森林可持续经营要综合考虑水资源管理 • 森林水文与水资源管理学科2000-2010年研究总结 • “多功能林业”理念及其应用探索
基本参考书： 马雪华主编《森林水文学》，1993，中国林业出版社
林冠截持：
林下降水组分和动能特征 穿过林冠 后的降水 组成成分 单位水体动能特征 林冠降水 不同于林外，决定于林冠降 水雨谱特征和降落高度 林 下 降 水 穿 透 降 水 直接穿透水 同林外 可忽略 干流
简介
林冠截持
无
林冠截持概念模型
∗ + erT I c = I cm
⎛ ⎛ ⎞⎞ ∗ ⋅ ⎜ 1 − exp ⎜ − P ⎟ ⎟ + erT I c = I cm ⎜ ⎜ ∗ ⎟ ⎝ I cm ⎠⎟ ⎝ ⎠ ⎛ ⎛ ⎞⎞ ∗ ⋅ ⎜ 1 − exp ⎜ − c ⋅ P ⎟ ⎟ + erT I c = I cm ⎜ ⎜ ∗ ⎟ I cm ⎝ ⎠⎟ ⎝ ⎠
ΔE =Ect－E
林冠削减降雨动能有限，一般不超过50%，有些情况下反而会增加
地被物
简介
是第二防护层，由活地被物和死地被物（枯落物层）组成， 直接保护土壤。地被物可截持降水、减缓径流速度和冲刷力、过 滤泥沙、消耗降雨动能、保护地表不被雨滴打击避免形成表皮 层、形成和维持良好的土壤结构。地被物防护作用非常重要，若 没有完好的被物层，则防护林的结构是不完整的。 • 地被物数量及动态变化 • 地被物截持降水作用 最大截持量依树种和成分组成不同可达自重 2 ～ 4 倍，但实际 上只有历时很长（24小时以上）降水事件中才能达到。 陕西宜川中龄山杨次生林（高6～7m，胸径9～11cm，郁闭度 0.7，枯落物层厚2cm（蓄积量8.34 t hm-2），枯落物截持能力为 自重的 2.73 倍，相当于 2.3mm 的降雨。在研究年份内（年降水 477.4 mm ），枯落物年截留量 90.0 mm ，对应年截留率为 18.9 ％。次降水截留率随降水量增加明显减少。
短阵型 普通
一场降雨的动能为 n 个等雨强时段的分段计算值的和： E = ∑ ei Pi
e = 32.98 + 12.13 lg I e = 27.83 + 1155 . lg I
e = 28.95I 0.075 e = 25.92 I 0.172
e = 34.32 I 0.27
n
在描述水土流失量和降雨侵蚀特性之间的关系时，采用降雨侵蚀力 （降雨动能和某一特定时段降雨强度的乘积）这个复合指标比任何一个其 它单独指标都好，因为降雨能量反映了雨滴的土壤击溅分散作用，雨强反 映了降雨产流和搬运土壤的能力。
• 输入项：降水+水汽+流入（地表+壤中流+地下水）+ 潜水上升 • 输出项：蒸散（E+T+IC）+水汽+流出（地表+壤中流 +地下水） • 蓄水变化：冠层+空气+地表+地被物+土壤+地下水
简介
降水输入： •降水形式 •降水量 •降水强度 •降雨能量 •降雨侵蚀力 •降水历时 •降水空间分布和面积 •降水过程线 •流域平均降水（算术、多边形、等雨量线平均）
S f = aPb
Sf 为一次降雨中单株树木茎流量(mm)；P 为一次降雨事件的降雨量(mm)
据Watanabe & Mizutani（1996）统计，单位叶面积指数吸附降雨容量平均阔叶林 为0.15mm，针叶林为0.20mm
简介
1.4 1.2 1.0
降雨或截持强度（
雨强(mm/min) 截持强度(mm/min)
1. 森林水文学简介 2. 我国有关生态环境问题 3. 森林水文学研究进展 4. 对森林水文学的要求
森林水文学：
简介
森林生态学和水文学的交叉学科，研究森林植被 对水分循环和环境的影响，包括土壤侵蚀和水质。
水量平衡： •流域水量平衡： 降水＝ 径流+蒸散+流域蓄水变化 •土壤系统水量平衡：
简介
降水+土壤凝结水+地下水或壤中流输入＝ 径流 +渗漏或壤中流输出+蒸散+土壤蓄水量变化 •森林水量平衡
E ct = E c + E t = ec ⋅ P − I c − S f − Pt + (1 − A) ⋅ E
(
)
Ect、Ec、Et 和 E 表示穿透降雨、林冠降雨、直接穿透雨和空旷地降雨的动能； ec 表示林冠降雨单位水体雨滴动能；P、Ic、Sf 和 Pt 表示空旷地降雨量、林冠截 持量、干流量和直接穿透雨量(Pt =(1-A)P)；A 表示林冠纯郁闭度。 林冠消弱降雨动能的作用可用穿透降雨动能和空旷地降雨动能之差来表示：
∗ 为林冠吸附降雨容量；P 为降雨量 Ic为一次降雨中截持量 (mm)； I cm (mm)； e 为湿润树体表面蒸发强度（ mm h -1 ）； r 为叶面积指数； T 为 降雨历时 (h)；c 为降雨拦截系数，亦即 (1 － c )为自由透流系数，c 近似 等于 0.05 r 。
பைடு நூலகம்
干流 干流过程比较简单， 一般模型皆为简单 回归方程： Sf =a+bP