滇中3种林冠层对降雨的再分配作用

 与云南松林、常绿阔叶林比较,对滇中区域桉树林的林冠层对降雨的再分配特点进行研究.结果表明,不同植被类型降雨再分配比率受到自身特性与环境影响较大.场降雨与连续降雨的降雨再分配比率不同;场降雨事件中,云南松林的林冠截留率较大;除云南松林在降雨量和雨强较小时,树干茎流比率较小,达到2.40%以外,穿透降雨和树干茎流的分配比率接近;连续降雨事件发生时,3种群落林冠截留、穿透降雨和树干茎流分配比率一致,穿透降雨量、茎流产生量与降雨量成正相关,林冠截留趋于恒值.     

北亚热带毛竹林林冠截留特征的研究

对长江三角洲森林生态定位站的北亚热带毛竹林林冠截留作用进行了观测研究,结果表明：研究区毛竹林的林冠全年截留总量为171.7 mm,场均截留率为29.4%,有着较好的生态水文作用。不同雨量级、雨强级下,毛竹林林冠截留效果差异显著,在小雨量级、雨强级下,毛竹林林冠截留效果较好。毛竹林林冠截留量(率)与降雨量、降雨强度、降雨历时、叶面积指数、枝叶雨前干燥度存在不同程度的相关性,降雨历时对林冠截留量起重要作用,降雨强度对林冠截留率起重要作用。在已有的林冠截留模型基础上,引入叶面积指数变化动态加以改进,改进后的模型有更好的适用性。     

苏南丘陵区麻栎林冠层水文效应及其影响因素

为探讨苏南丘陵区麻栎林生态水文过程及其影响因素,采用定位观测的方法,于2012年4月至9月对麻栎林的降雨分配过程进行了监测研究。结果表明:研究期内,累计降雨量470.7 mm,平均场降雨量10.0 mm,小雨占据降雨事件的绝大部分,频率达到70.21%。穿透雨量、树干径流量、林冠截留量与降雨量呈极显著正相关关系。根据回归模型确定了林冠部分的持水能力和树干持水能力分别为0.87 mm和0.11 mm,形成树干径流的最小雨量为3.42 mm。林冠截留率与降雨量、降雨强度以及空气湿度有显著的负相关关系。小雨量级下,随月平均叶面积指数的增加各月林冠截留率增大。月平均林冠截留率与叶面积指数有极显著的线性关系。林冠平均截留率为20.48%。     

关于9种绿化树种林冠雨水截留量的研究

以郑州植物园园区内的9种绿化树种为对象,调查标准木的树龄、高度、胸径、冠幅等数据,对林地内外的降雨量进行分析,建立回归方程.结果表明,不同树种的林冠截留量和截留率不同,不同次降雨林冠的截留率存在较大差距,9个树种林冠截留率从高到低依次为枇杷、龙柏、女贞、白蜡、法桐、黑松、红叶李、国槐、雪松;林内穿透雨量与林外降雨呈正相关,林内降雨量随林外降雨量的变化而变化,并且变化趋势是一致的.     

修正Gash模型在兴安落叶松天然林林冠截留中的应用

为验证修正Gash模型在大兴安岭地区兴安落叶松天然林中的适用性,基于2014年4—10月56场降雨,评价兴安落叶松林冠对次降雨、周累积降雨、季节降雨及年降雨截留量的模拟效果。结果表明:观测期内总降雨量为(289.4±1.66)mm,穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的75.44%、2.60%和21.95%。林冠截留量的模拟值与实测值分别为65.17 mm和63.53 mm,相对误差为2.58%; 周累计林冠截留量与实测值的相对误差为2.59%; 春、夏、秋季模拟值与实测值相对误差分别为0.71%、3.62%和0.44%。单次降雨林冠截留量只有在降雨量较小情况下,模拟精度较高; 当降雨量增加到12.23 mm时,模拟精度显著降低。据此表明,修正Gash模型对兴安落叶松天然林林冠截留总量的模拟具有较好的适用性,可为研究该地区森林水分循环和利用提供科学简便的方法。     

基于Gash修正模型的元宝槭林分结构对降雨分配的影响

林冠截留是森林生态系统降雨分配的起始点,准确模拟林冠截留是探究森林水文过程的基础。为了研究林分结构中林分密度对林冠截留的影响规律及Gash修正模型的适应性,以北京市八达岭森林公园2种林分密度的元宝槭纯林为研究对象,对其林冠截留过程进行了模拟分析,并针对元宝槭林分结构特征探讨了Gash修正模型的适应性。研究结果表明:(1) 2013年生长季内,元宝槭密林(3 665株/km~2)穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量实测值分别为365.50、38.19、69.82 mm,模拟值分别为386.45、33.86、53.21 mm,相对误差分别为5.73%、4.33%和23.80%;元宝槭疏林(1 090株/km~2)的穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量实测值分别为380.20、19.04、74.25 mm,模拟值分别为368.37、13.71、91.43 mm,相对误差分别为3.12%、27.99%和23.13%。疏林条件下,更多的降雨穿透林冠,进入了森林生态系统的下一水文效应层,Gash修正模型的模拟结果亦呈现基本一致的特征,模型对元宝槭林的模拟精度基本可以满足需要。(2)对Gash修正模型中的平均降雨强度(R)、树干茎流系数(Pt)、饱和林冠持水能力(S)、郁闭度(c)、饱和树干持水能力(St)、平均饱和林冠蒸发速率(E)共6个关键参数的进行敏感性分析,各参数对元宝槭密林林冠截留量模拟的影响程度大小依次为RSEStcPt,对于元宝槭疏林的影响程度大小依次为SREcStPt。通过分析可以得出,选择适宜的时间尺度计算平均降雨强度和饱和林冠持水能力,是提升Gash修正模型模拟精度的关键,适当疏伐可以为林分的生长提供更好的水分条件。     

三峡山地不同林型冠层截留特征及再分配过程研究

森林冠层对降雨的截留和再分配是生态水文学的重要研究内容.截留过程因降雨特征、森林类型及立地环境存在差异.以三峡库区山地的暖性针叶林、落叶阔叶林和针阔叶混交林三种林型为研究对象，对比了2018年植物生长季(4—11月)56场降雨的再分配特征及影响因素.结果表明：1) 降雨在三种林型的再分配特征具有明显差异.暖性针叶林的透流量、树干径流量、林冠截留量分别占同期林外降雨的62.0%、7.2%、30.8%；落叶阔叶林分别占77.9%、3.5%、18.6%；针阔混交林分别占73.3%、2.7%、24%. 2) 再分配参数与降雨量的相关分析显示，三种林型下树干茎流量、透流量均与降雨量呈线性正相关关系，冠层截留量与降雨量呈幂函数关系. 3) 场次降雨特征也会影响再分配，大雨和暴雨时三种林型内降水再分配的动态过程存在明显差异.三种林型的降雨再分配过程因受降雨量、降雨强度等降雨特征和林冠结构的影响而产生差异.针阔叶混交林在强降雨条件下能够更有效地减缓降雨对地表土壤的强烈冲击，减少水土流失.     

太行低山区荆条土壤水分动态及其对不同降雨量的响应

掌握半干旱地区常见灌木的土壤水分动态变化及其对不同降雨量的响应,采用土壤水分自动观测系统,结合自动气象站,对太行低山区乡土灌木荆条的土壤水分进行观测,分析了荆条土壤水分时空动态变化及其对不同降雨量的响应.结果表明:2019年,研究区生长季总降雨量为526.6 mm,降雨季节分布不均,5—7月降雨较少,8—10月降雨较多,分别占总降雨量的26.5％和73.5％.5—10月共出现24次降雨事件,其中<25.0 mm、>25.0 mm的降雨事件分别有16次和8次,分别占总降雨事件的66.7％和33.3％,累计降雨量分别为127.9 mm和398.7 mm,占总降雨量的24.3％和75.7％;在降雨前期荆条土壤水分日变化平缓,在降雨季节呈骤升缓降的趋势,土壤水分月变化与降雨量具有较好的一致性,即土壤水分和降雨量最大值均出现在8月.垂直空间上土壤水分分布呈反"S"形,即随土壤深度增加土壤水分呈先增加(10～20 cm层)、后减少(20～40 cm层)、再增加(40～80 cm层)的趋势;降雨是该地区土壤水分的主要来源,降雨量是影响补给土壤水分深度的决定因素.0～10.0 mm、10.1～25.0 mm、25.1～50.0 mm及>50.0 mm级别降雨量对荆条土壤水分的补给深度分别为10、20、60及80 cm土层.研究结果为当地植被恢复与管理提供了理论依据.     

3种亚高山森林群落林冠截留量及穿透雨量与降雨量的关系

研究了岷江冷杉林、川滇高山栎林及灌竹林等3种典型亚高山森林群落的林冠截留、穿透雨和径流的月动态变化,分析了林冠截留量、穿透雨量与总降雨量的数量关系.结果表明:川滇高山栎林、灌竹林、岷江冷杉林林冠平均截留量分别为278.2,362.1和353.7mm;林冠平均截留率分别占降雨量的35.77%,46.55%和45.47%.岷江冷杉林径流量为5.9mm,仅占降雨量的0.76%.3种群落穿透雨量分别占降雨量的53.77%,53.45%和64.23%.另外,建立了3种群落类型的穿透雨量、林冠截留量与大气降雨量之间的回归模型,用于定量评价该地区亚高山森林的生态水文效应.     

北亚热带毛竹林林冠截留模型研究

对北亚热带毛竹林冠截留影响因素如林外降雨、透流雨强度、叶面积指数、林冠干燥度和蒸发系数等进行观测研究,构建了林冠截留模型。结果表明：当实际截留量较大时,模拟值误差大;当实际截留量小时,模拟效果较佳。为了反映林冠截留模型相对误差分布状况,按照相对误差绝对值从小到大（<5 %、5 %~10 %、10 %~20 %、>20 %）的顺序分为4段进行累加统计,得到的实际截留量分别为4512、6944、4079、1583 mm,模拟截留量分别为4482、677、3514、1161 mm,全年林冠截留相对误差为93 %,小于10 %,模拟效果较理想。     

基于流域蓄满产流理论的林冠截留降雨新模型

根据林冠截留降雨的物理现象,借鉴流域蓄满产流理论建立了一个林冠截留降雨新模型.结合两片林分的实测资料,介绍了该模型参数的确定方法,并且对模型进行了有效性验证.结果表明:计算值与观测值吻合,表明该模型可揭示林冠截留降雨的基本特征,如果已知模型参数,可以用于林冠截留降雨的预测计算.     

苏北海堤防护林冠层截留降水特性研究

对苏北海堤主要防护林类型林冠层降水分配格局及其影响因素的分析结果表明:各林分冠层在降水分配格局方面有较大差异,柳杉林冠层截留率(29.4％)>水杉林(25.7％)>刺槐林(17.5)。透流率则是刺槐林(75.7％)>水杉林(68.2％)>柳杉林(66.0％)。刺槐林和水杉林树干径流率明显高于柳杉林,分别为6.35％、6.1％和4.65％。各林分冠层截留率随降雨量级增大而递减。水杉、刺槐林在落叶期截留率比柳杉林低20％,盛叶期柳杉林与水杉林相近,比刺槐林高10％～15％。另外,在逐步回归分析基础上,筛选出了影响林冠截留的主要降水特性因子,并给出了各林分冠层降水截留量预报模型。     

北京市通州区降雨时空特征分析

利用1973 — 2018年通州区17个气象站的逐日降雨数据，统计小、中、大、暴雨4个等级降雨发生频次和降雨累积值，分析不同等级降雨空间分布特征；采用百分位阈值法、滑动平均法等方法，分析极端降雨阈值及时空演变规律. 结果表明:1）通州区降雨95%阈值范围为44.1~50.2 mm，99%阈值范围为74.5~93.5 mm，99%阈值更能体现极端降雨事件.2）99%阈值的极端降雨发生在6 — 9月，主要在8月上旬、7月下旬、6月底7月初. 宋庄镇北部和西集镇东部较易发生极端降雨事件；副中心范围内的张家湾镇北部和潞城镇西北部较易发生极端降雨事件.3）极端降雨发生的频次整体呈减小趋势，北部和东部呈上升趋势，西南地区呈下降趋势，在空间上有明显的分界线.4）西集镇东部极端降雨频次、极端降雨量和极端降雨量贡献率不仅处于较高值，而且年际变化呈上升趋势，应为重点关注区域.      

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

庙山坞自然保护区次生常绿阔叶林水文生态特征

对浙江庙山坞自然保护区天然次生常绿阔叶林的水文生态特征进行定位样地和径流场观测研 究,以揭示其林内降雨分配规律及林分水土保持功能。结果表明：观测期内(2009年3—10月)林外 总降雨量达1 220.8 mm,乔木层穿透雨量和树干茎流量分别为降雨量的60.2 %和6.0 %,灌木层穿 透雨量为降雨量的53.2 %。林冠截留占总降雨量的40.8 %,其中乔木层截留33.8 %,灌木层截留 7.0 %。林地凋落物层现存量平均为5.31 t/hm2,最大持水率为298 %,最大蓄水潜力为1.58 mm。 观测期内径流场的地表径流1.25 mm,占总降雨量的0.1 %,泥沙总流失量31.99 kg/hm2,庙山坞自 然保护区天然次生常绿阔叶林水土保持效应较好。     

西双版纳橡胶林枯落物的持水性能与截留特征

通过野外调查、浸泡试验和模拟降雨实验,测定了西双版纳地区橡胶林枯落物储量、持水能力和截留降雨特征。结果表明:20和40年生的橡胶林枯落物储量分别为8896和6181 t／hm2,其叶、枝、种子果壳和其他部分生物量所占比例分别为571 ％、102 ％、322 ％、04 ％和704 ％、137 ％、154 ％、05 ％;20年生的橡胶林枯落物最大持水率为18036 ％,高于40年生的值（17459 ％）;枯落物吸水速率与浸泡时间之间关系式为S=ktn,前2 h是枯落物主要持水阶段。模拟降雨条件下,橡胶林枯落物截留量随雨强和枯落物厚度增大而增加;截留率与降雨量呈极显著幂函数关系,但受雨强的影响不显著,在80～480 mm的降雨范围,截留率变化幅度为202 ％～1250 ％,截留能力较弱。     

高速公路雨水径流重金属出流特性

对南京机场高速公路路面径流中Cd,Pb,Cu和Zn四种重金属进行了24次现场取样检测的基础上,重点探讨了重金属污染的出流特性与事件平均浓度(EMC).结果表明不同类型降雨事件重金属污染出流特性不同:降雨历时短、降雨量小、降雨强度小的降雨事件重金属浓度在一定范围内波动,在整个径流过程中始终维持在较高水平;降雨历时长、降雨量大、前期强度大的单峰、多峰降雨事件初期污染物浓度高、污染重,初期效应显著;降雨历时短、降雨量较大具有双峰雨型的降雨事件中重金属出流存在"二次冲刷"现象.Cd,Pb,Cu和Zn的EMC变化范围较大,分别为0.09～2.18,6.4～120.6 μg/L和0.024～0.197,0.1～1.03 mg/L.Pb总体污染程度较严重.与国外同类研究相比,本研究Pb和Cd污染程度较低,Cu和Zn则较为接近.     

黄土丘陵沟壑区刺槐林冠的水文特征

在陕北黄土丘陵沟壑区,通过观测生长季阴阳坡刺槐林地的降雨状况,分析了透流量、干流量、截留量、透流率、干流率、截留率与林外降水量的关系及季节变化。结果表明:透流量、干流量与林外降水量为开口向上的抛物线关系,这一描述比传统的直线关系更能解释其中的物理意义;截留量与林外降水量为单分子式(Mitscherlich)关系,透流率和干流率与林外降水量为指数函数关系;截留率与林外降水量为幂函数关系。透流量、干流量、截留量分别占大气降水量的8039%~8919%、231%~262%、851%~1699%。透流率和干流率随降水量的增加急剧增大,随后增大的趋势很快变缓;截留率随降水量的增加而急剧减小,林冠饱和后截留率保持在某一水平,变化极其缓慢。     

黄前库区森林植被截持降雨的能力

研究黄前库区流域森林主要类型刺槐林和油松林对降雨的截留和分配作用,结果表明:林冠截留量表现为阳坡刺槐林最多,阳坡油松林次之,阴坡油松林最小,刺槐林的最大林冠截留量约11mm,而油松林的林冠截留量可达15mm;刺槐林枯枝落叶物对降水的截留明显优于油松林,其吸附比例可达自身重量的4.2～4.4倍,而油松林只有2.1～2.5倍;林下植被对降水的吸附量为阳坡刺槐林最大,阴坡油松林次之,阳坡油松林最少,但它们之间的吸附比率相差不大。     

我国东中部地区小时降雨集聚时空特征

基于1980—2012年1457个站点小时降雨数据,研究我国中东部地区5—9月降雨集聚指数(PCI)的时空分布特征,探索PCI与不同降雨强度和不同持续时间小时降雨变量之间的关系,揭示影响PCI变化的降雨特征变量。研究结果表明:我国中东部地区PCI在0.56~0.78之间,并具有明显的区域差异。东南沿海PCI高于西北内陆,在东北、华北及四川盆地形成3个高值中心,并在海拔差异较大的地区发生突变。线性趋势分析表明,我国中东部地区近33年PCI呈上升趋势。PCI与极端降雨之间呈显著正相关,且随着降雨量的减少,相关性显著增强。