生态环境建设与生态水文学

1、生 态 环 境 建 设 与 生态水文学 1、生态环境建设与水文关系 1.1 生态环境建设 一切旨在保护、恢复和改善生态系统的建设建设工 作的统称。它更强调改善生态环境的积极行动， 也涵盖了比生态恢复与重建更为广泛的内容。 根据我国有关文件，它主要包括天然林和草原 的保护、水土流失治理、荒漠化防治、草原建 设和生态农业建设等。如同“水土保持” 一样， 生态环境建设是一个具有中国特色的词汇。 1、生态环境建设与水文关系 1.2 相关的水科学问题 区域水文水资源情势决定生态环境质量 区域水文水资源条件决定区域生态环境类型 稳定生态系统的维持受制于水的供给状况 水文水资源的变化导致生态系统的失衡 “生

2、态环境用水”问题广为关注 生态系统的变化影响区域水文水资源情势 区域水文循环与水量平衡 区域水资源数量及其分配 区域洪水与干旱 区域水资源开发利用和保护 水是生态系统的基本要素。生态环境建设也直接影响水文情势 2、生态水文学 2.1 概念与属性 生态环境建设中的水问题及其研究已成为生产实践 中急需解决的问题之一。 “生态水文学（Eco-hydrology）”一词应用而生 “生态水文学”就是以生态系统为对象，重点研究 和解决生态环境建设中的水问题，并将水文学知识应 用于生态环境建设和生态系统管理的一门学科。在科 学体系上，它属于地球科学范畴，是生态学与水文学 的交叉学科，是水文学的一个分支 。

3、2、生态水文学 2.2 研究内容 基础性研究：生态水文过程相互作用规律研究，分析 二者相互作用机理，为生态环境建设提供参照和参考， 属认识世界的范畴。 应用性研究： 生态水分条件和水资源背景研究，如何 开发和利用有利的水分条件，促进和加速生态恢复。在 黄土高原干旱缺水，气候和植被的过渡特征、丘陵地貌 使水热局地分异特征，决定了生态恢复生态水文背景的 复杂性，植被类型结构和布局确立的困难性。生态环境 建设的水文效应研究，如同土壤水力曲线，其吸湿过程 和退水过程并不一致，相同的水势，吸湿过程与退水过 程中土壤持水量并不一致。研究重点是评价流域或区域 生态建设对水文系统的单项或综合影响；预测不同建议

4、 模工对水文系统的可能影响，确定和选择好的模式。 2、生态水文学 2.2 研究内容 生态水文观测与实验研究 生态水文分析与计算方法 维持生态系统平衡的水分条件 生态环境治理的水文效应 生态环境建设与水旱灾害防治 2、生态水文学 2.2 研究方法 研究方法 对比分析法 模拟分析法 时间序列对比分析法 对比观测分析法 成因分析法 黑箱模型法 水文概念模型法 2、生态水文学 2.3 与其他学科的关系 生态学与生态水文学 水文学与生态水文学 恢复生态学与生态水文学 水土保持学与生态水文学 3.1 水土流失治理对小流域水文环境效应 产流规律产流规律 地表产流模数(R)与次降水量(P)关系， 治理流域：R

5、=aPb ；对比流域：R=a+bP 3 黄土高原生态水文效应研究 对比流域 3.1 水土流失治理的小流域水文环境效应 径流量 综合治理使地表产流模数和径流系数减小。 年径流：平均减少40 50%，枯水年60%，丰水年40% 次径流：0I3010mm/h，产流模数减少56%； 10I3030mm/h，减小11% 洪水过程 小流域产洪次数减少、地表产流模数年际变 率增大；暴雨产流开始时间滞后、产流持续时间缩短和瞬 时流量及洪峰流量降低以致消失。但水土保持几乎不能使 A型暴雨产流开始时间和洪峰出现时间滞后。 水分循环规律 综合治理加强了小流域内水的生物小循 环，流域整体入渗能力提高（30%）。使年径

6、流量季节分 配均匀，枯季径流量占年径流量的比例提高，但并未使地 下径流量增加。 3 黄土高原生态水文研究 3.2 区域水土保持对黄河径流量的影响评价 水土保持对径流量作用特点 20世纪50年代到现在，区域人类活动从70年代初开始 使各支流地表径流量有明显地减少，这与黄河开始频繁 断流的时间基本同步。水土保持措施减少径流量的强度 以汛期最大，其次为年，对枯水期径流量影响相对较小。 区域水土保持主体措施的减水量 7090年代，河龙区间水土保持主体措施年均减少入 黄水量分别为4.68、4.86和5.83亿m3，分别占区间同期 年天然径流量的8.3、 10.0和11.4%，仅占黄河流域同期 年天然径流

7、量的0.8、 0.8和 1.1%。表明：区域水土保 持减少的水量占黄河径流量的比例很小，不足以引起黄 河径流量发生巨大变化。 3 黄土高原生态水文效应研究 3.2 区域水土保持对黄河径流量的影响评价 泥沙与水资源利用 黄河每年要用200亿m3250亿m3的 水冲沙，约占黄河天然径流量的35%43%。据研究，黄 河河道每输1t泥沙约需用水10m330m3，平均按20m3计算。 7090年代，河龙区间水土保持减沙1.43亿t2.63亿t， 相当于减少黄河输沙用水38.6亿m352.6亿m3，扣除水土 保持措施直接减水量，区域水土保持相对增加黄河可利 用径流量33亿m348亿m3。 结论 目前治理水

8、平下，区域水土保持的减水作用对黄 河径流量影响非常有限，但严重的水土流失导致黄河水 少沙多和输沙用水量巨大,制约了黄河水资源开发利用。 必须加强黄土高原的水土流失治理。 3 黄土高原生态水文效应研究 3.3 区域植被建设的土壤水分效应 3 黄土高原生态水文研究 图 1 黄 土 高 原 10米 土 层 土 壤 含 水 量 剖 面 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 4812162024 土 壤 含 水 量 (%) 土层深度(cm) 洛 川 长 武 安 塞 靖 边 固 原 图5 安塞乔木林10m土层土壤含水量剖面 0 100 200 300 400

9、 500 600 700 800 900 1000 246810 土壤含水量(%) 土层深度 (cm) 荒坡 刺槐 油松 深层土壤含水量背景 灌木林地土壤含水量 人工灌木林地和草地 土壤水分 表4 黄土高原子午岭林区林草地土壤含水量 土层深度/m 01 12 23 34 45 15 平均 林缘草地/% 15.60 16.48 15.98 20.12 16.12 16.86 林间草地/% 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 农地 /% 13.82 16.12 16.40 - -

10、15.45 表 5 宁夏固原云雾山草原保护与非保护区土壤含水量 土层深度 /m 01 12 23 34 45 平均 保护区土壤含水量/% 13.28 10.24 9.38 9.14 7.92 9.99 非保护区土壤含水量/% 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 植被自然恢复地土壤水分 基本结果 不同植被恢复方式（人工恢复与自然封育恢复）对 510m土层含水量影响不同。高产深根系人工植被造成 植物赖以生长的土壤水分状况恶化，土壤含水量低至凋 萎湿度，形成深厚的土壤干层。它影响了土壤资源的土 地生产力和可持