城市绿地生态系统蒸散的研究进展

在城市化过程中,城市绿地的规划和建设在不断完善,已逐渐形成具有城市特色的绿地生态系统.该生态系统具有美化环境、净化空气和减少噪音等方面的生态功能,对城市更新和人体健康有重要的作用.城市绿地的生态和水文过程是研究绿地生态系统功能的重要因素,尤其是蒸散作为生态过程和水文过程相互作用机制的重要环节,在城市绿地生态水文研究中具有重要意义.文章从城市绿地生态系统的研究内容、研究尺度、研究方法及对国内外研究进展和未来研究方向等方面进行了综述;提出在城市绿地生态系统生态水文研究中,应该把尺度转换问题作为城市绿地生态系统蒸散研究的主要问题之一;同时提出将城市绿地生态系统的水文过程和生态过程在空间和时间上加以整合,揭示影响绿地生态系统蒸散各因子之间的相互作用机制,也是城市生态水文学迫切解决的科学问题之一;最后,对未来应加强城市绿地生态系统蒸散和暴雨内涝的相互作用机制研究、重视不同尺度的城市绿地生态系统水文过程的长期定位观测及绿地的功能布局对人类健康的影响研究进行展望.     

我国森林生态系统水量调节研究综述

森林水源涵养功能受到了越来越多人的关注.研究不同水文层水量调节过程对森林水源涵养具有重要意义.本文在总结我国不同尺度森林水源涵养研究的基础上指出目前研究的主要方向:小尺度上,通过野外监测实验研究森林水量调节过程;大尺度上,利用遥感、GIS技术及水源涵养评估模型等技术评估森林生态系统水源涵养功能.研究为明确森林植被各水文层的水文作用以及不同尺度下水文过程,开发基于物理过程的水文模型及评价森林生态系统的水量调节功能提供重要基础.     

寒区水文循环模型研究进展

寒区水文是冰冻圈科学的重要组成部分,也是水文学的一个特殊分支,兼有冰冻圈科学和水文学的双重特性.由于寒区的特殊性,寒区水文便存在与生俱来的复杂性,寒区水文要素与非寒区相比虽具有同一性,但更多的是差异性,这便给寒区水文研究带来了极大的不便.从水文学视角,针对寒区水文循环研究回顾了近年来应用于寒区水文过程的模式模型,将其分类为非寒区水文模型的直接应用及其改进、基于模块化建模方法的寒区水文过程模拟、寒区陆面过程模型发展等三类,并以SWAT模型、新安江模型及其改进、CRHM模型和Coup Model模型为例展开论述,指出了以上三类现存模式的优缺点及其适用性;最后给出了寒区水文过程研究的趋势和发展方向的展望.     

盐渍土区生态水文过程及其盐渍化效应

盐渍土区生态、水文过程及其耦合作用机制是当前盐渍化、次生盐渍化产生的根源。目前的研究主要是从土壤水盐动态、地表水文格局及其生态效应、生态地下水位、生态需水等角度对盐渍土区生态水文过程进行研究和探讨,尚未能揭示清楚盐渍土形成和演化的生态水文学机制。未来需要就生态、水文过程及其耦合作用机制,地表水、地下水以及土壤水之间的相互转化关系及其生态效应,基于生态水文过程的生态需水,以及构建流域尺度盐渍化生态水文模型等进行深入研究,以便为盐渍土区生态环境的维护和恢复、生态与社会经济的和谐提供理论与实践指导。     

河流生态水文学研究进展

生态水文学是20世纪90年代兴起的一门新兴边缘学科,主要从流域尺度上研究水文与生态之闯的相互关系,探索实现流域生态平衡与水资源可持续利用的新途径.通过对生态学与水文学相关关系的分析,提出了河流生态水文学的概念与内涵,综述了河流生态水文学的研究进展,着重介绍了水文与生态的相互关系,水利工程的生态效应、河流生态需水量,以及河流生态系统的恢复,并在此基础上,结合中国实际情况,指出了河流生态水文学的研究重点,提出了未来的研究方向.     

生态水文学兴起:学科理论与实践问题的评述

生态水文学是20世纪后半叶发展起来的新兴水科学研究领域的交叉综合学科，基于习近平总书记的“生态优先、绿色发展”理念和实现我国生态文明建设目标，其研究成为我国新时期水科学理论与实践的新目标与新挑战，为“绿色-高质量-可持续”发展提供强大动力．本文简述了生态水文学国内外发展历程和动向，深入评述了生态水文研究的几个基础理论问题，主要包括:人-水-生态系统关系认知与协同变化的和谐内涵、四大平衡的协同内涵及Budyko水-热平衡联系方程、绿水在生态系统中的重要内容和面向全球变化的生态水文宏微观尺度研究，并着重阐述了生态系统的需水与用水；针对生态水文的实践应用，阐述了水-碳循环耦合机制研究能够有效服务国家“双碳”计划，分析了南水北调工程和黄河流域生态环境治理中生态水文问题，提出了南水北调西线工程是构建国家水网、缓解黄河流域水资源短缺的重要举措；基于生态水文研究现状和国家发展需求，对生态水文研究提出展望，如生态系统对人类活动和气候变化响应机制研究、水土保持与生态建设综合技术体系、多源信息融合新技术、加强与社会科学的交叉融合研究和生态水文系统研究等．      

基于HIMS的水文过程多尺度综合模拟

水文模型是认识水循环机理,进行水资源科学评价、合理利用的有效工具.迄今为止,国际上尚缺乏一个普适性强而易于应用的水文模型.本文基于自主研发的水文综合模拟系统(hydro-infomatic modeling system,HIMS),面向不同应用,定制了小时、日、月等3个不同尺度的水文模型,并在洛河卢氏以上、泾河、无定河以及潮白河等流域取得了较为成功的应用.研究表明了HIMS系统的灵活性及较为广泛的适应性,有助于解决不同尺度的水文过程模拟难题.其基于遥感的区域尺度生态水文模拟功能也日益完善,有着较为广阔的应用前景.     

绿色基础设施雨污管理规划研究进展

传统雨水和污水管理基础设施的弊端在高速城市化进程下日益显现,绿色基础设施已被认为是更具可持续性的、理想的替代设施.从目标制定、设施类型选择、所选设施数量及规模确定、选址和绿色基础设施网络优化5个方面对绿色基础设施规划于雨水和污水管理领域的已有研究进行了总结,分析不足和未来研究方向.鉴于难以量化绿色基础设施收益限制了相关规划研究的发展,指出通过跨学科、多部门合作,建立水文生态耦合模型探究水文过程和生态过程交互机制是支持绿色基础设施提供水文、生态和社会综合效益的量化研究的可行途径.阐述了分别从设施尺度和网络尺度进行完整的绿色基础设施规划研究的必要性,明晰了景观格局优化是在设施尺度研究的基础上进行绿色基础设施网络优化以保障并提升绿色基础设施功能的技术路线,指出对绿色基础设施的规划研究应逐渐由雨污管理功能延伸至社会生态系统中兼顾生态环境和社会经济视角的多项生态系统服务的提供.     

基于DEM的分布式水文模型在黄河三门峡-小浪底间的应用探讨

充分考虑水文要素和各种参数的空间变化是分布式水文模型的优势所在,信息技术的发展为它们的研究提供了更为方便易得的数据源,因此具有一定物理基础的分布式水文模型将成为水文学发展的必然方向.文中依据从DEM中提取的河网、水流路径长度和坡度等流域特征,建立了适合于黄河流域三门峡-小浪底区间水文过程模拟的分布式日模型,为进一步的次洪模拟和小浪底水库入库洪水预报系统研究提供了必要的参数和依据.     

应用遥感资料分析流域下垫面地理因素的方法及其对地表水资源估算的意义——以山西省文峪河流域为例

一、引言应用遥感资料分析水文过程,这是当前水文学及水文地理学发展中的一个重要方向。就水文学而言,应用遥感资料的目的着重在于确立水文站网的观测资料与流域自然条件之间的相互关系,以求较准确地确定水文模型中的参数,提高水文分析计算、水文预报和水资源估算的精度。流域下垫面是一个结构复杂的自然综合体。它受地质、地貌、植被、土壤等自然地理因素以及土地利用等人为因素的综合作用,并且随环境的变化而改变其自身的特性。流域下垫面特性的差异,直接影响到迳流的形成过程。因此,深入研究流域下垫面的地理特征及其与水文过程的关系,这对于水文学及水文地理学的发展,无疑具有十分重要的意义。     

植被—土壤—水文相互作用及生态水文模型参数的动态表述

植被与土壤、水文之间存在复杂的相互作用,是生态水文模型和植被变化生态水文效应评估研究的重点.虽然陆面植被指数等动态变化对流域截留、蒸散发等水量、能量平衡项影响已有较多研究,但植被地下生物量变化如何改变土壤结构和水力特性,进而影响入渗和径流等水文过程研究相对缺乏.本文综述国内外植被变化对土壤、水文动态变化特征研究成果基础上,分析植被变化水文响应的阈值效应和尺度效应、植被变化下的土壤水力参数时变特征定量表述及其与植被、土壤类型以及气候条件的关系.在生态水文模型中,考虑植被因子对土壤水力参数影响的动态表达可以提高植被变化下水文效应模拟和预测的可靠性.     

水文土壤学:一门新兴的交叉学科

水文土壤学是一门新兴的土壤学和水文学的交叉学科,它以景观-土壤-水系统为研究对象,研究不同时间、空间尺度的土壤和水相互作用的物理、化学和生物过程,包括化学物质与能量的水分运移、土壤分布与水文过程和地貌过程的相互作用关系等。水文土壤学的主要特色表现在能够在学科、尺度和资料间进行有效的联结,实现土壤孔隙-土体-流域-区域甚至全球范围内的空间尺度相互转换。本文简要介绍了水文土壤学的形成背景、内涵、特色,以及它们基础科学问题,展望了水文土壤学的发展趋势及其应用前景。     

生态-水文信息获取、过程模拟与三维虚拟表达一体化的框架体系研究

为了满足目前基于遥感技术的生态-水文过程研究需求,提出了一套基于水文过程变化下生态响应的监测技术体系;以及生态水文遥感信息快速处理、生态-水文过程模拟和生态水文环境的三维虚拟表达于一体的框架结构．该框架体系利用大型遥感数据处理系统CAS Mlmagelnfo对遥感监测的生态-水文过程要素进行快速处理;基于该系统插件式的开放体系结构,利用Visual Stadio,ArcGIS Engine以及SQL Server2000建立生态-水文过程的空间分析、模拟模块以及生态-水文数据数据库管理系统．此外,集成JX4全数字摄影测量系统的技术优势,用于获取DEM等数据,并采用虚拟现实技术实现生态-水文环境的三维虚拟表达,为研究者基于遥感技术进行生态-水文过程研究提供全数字化流水线式处理流程．     

基于生态响应的水文生态学模型研究进展与趋势评价

人类活动与全球变暖引发了众多全球与区域性多元复杂生态环境问题,局限于单纯的水文学或者生态学都难以有效解决这些问题,水文生态学理论方法正是应对这些复杂挑战的背景下提出并发展起来的．文中对水文生态学理论发展主要过程,基本概念和理论内涵进行了简要评述,同时,简要评价了该理论支持下的基于生态响应的水文生态学模型国内外主要研究进展,以及该领域理论方法综合性,技术集成性和趋近现实性等主要趋势特征．作者认为基于区域水文和生态两种过程、格局与机制的完整统一,具有时空四维特征的水文生态模型将是未来该领域的研究发展方向.     

滨海河口生态水文过程机制、模型与调控

针对流域水坝工程、滨海围填工程等高强度人类活动造成河口生态系统水文情势变异、生境丧失及生态退化等系列问题,围绕滨海河口生态水文过程-格局-效应交互作用及系统稳定性维持机制的关键科学问题,着重研究滨海河口盐沼湿地、滩涂湿地与近海水域水动力-地貌过程、生物种群格局、群落演替过程及规律,发展滨海河口水动力-地貌-生物格局交互作用模型,阐释滨海河口水文过程影响下的生态格局演变规律以及系统稳定性驱动机制.丰富和发展工程扰动下滨海河口多尺度生态累积效应理论认识并提出工程调控措施,为工程科学规划、生态风险防范提供重要理论和技术支撑.     

关于流域生态水文学研究的思考

流域生态水文学是以流域为研究单元,应用生态水文学的理论思维和系统科学的方法,探求流域水资源持续利用与水环境安全管理的一门新型学科。重点论述了流域自然地理要素演变对生态水文格局与过程的影响机理、流域生态水文格局与过程对土地利用和管理的响应机制以及建立特色流域生态水文模型的构思,并就流域生态水文学急需研究的重要科学问题作了详细的阐述和探讨,旨在为保证流域社会经济与生态环境协调、稳定、可持续发展提供科学依据和决策指导,加快我国小康社会建设的进程。     

黑河流域中游地区生态-水文过程演变规律及其耦合机理研究

正黑河重大研究计划以我国黑河流域为研究区,通过建立我国内陆河流域科学观测-试验、数据-模拟研究平台,认识内陆河流域生态系统与水文系统相互作用的过程和机理,刻画气候变化和人类活动影响下内陆河流域生态-水文过程机理,建立耦合生态、水文和社会经济的流域集成模型,提升对内陆河流域水资源形成及其转化机制的认识水平和调控能力,使我     

地球关键带科学与水文土壤学研究进展?

地球关键带是地球表层系统中土壤圈与大气圈、生物圈、水圈、岩石圈物质迁移和能量交换的交汇区域,在垂直方向上包括从植被冠层到地下含水层的区域.地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,水和土壤是其主要组成部分.水文土壤学是土壤学和水文学的一门新兴交叉学科,综合研究不同时空尺度土壤与水的相互作用关系,在地球关键带研究中处于重要位置.本文介绍了地球关键带科学与水文土壤学的内涵、特点与发展历程,总结了二者研究的热点问题及发展趋势,并展望了未来研究方向.     

长江上游流域水文生态系统分区及保护措施

现行的水资源功能分区和水环境功能区划在水资源利用、水环境改善和水生态保护中起到了关键性作用.但对比国际上水环境管理的趋势和先进理念,其功能区划仍存在一些问题.譬如,多以水体现状使用功能为基础进行划分,缺乏水生态系统完整性考虑;也亦未考虑水体区域分异性,难以在水资源和水环境管理中实现因地制宜.本文结合国际先进理念及相关理论,并充分考虑长江上游流域水系的自然特征和生态特征,探讨了流域水文生态系统的概念和基于流域的水文生态系统分区的初步思想,提出基于流域的水文生态系统分区的定义和基本原则,建立了流域水文生态系统的完整性评价及其综合评价指标体系,并明确给出长江上游流域水文生态系统区划的方案.该区划方法充分体现了国外趋势与国内管理要求,同时兼顾流域尺度、协调思想、因地制宜和动态性,从而为长江上游流域水环境管理提供战略层次的科学参考和应用基础研究的技术平台.     

长江上游流域水文生态系统分区及保护措施

现行的水资源功能分区和水环境功能区划在水资源利用、水环境改善和水生态保护中起到了关键性作用.但对比国际上水环境管理的趋势和先进理念,其功能区划仍存在一些问题.譬如,多以水体现状使用功能为基础进行划分,缺乏水生态系统完整性考虑;也亦未考虑水体区域分异性,难以在水资源和水环境管理中实现因地制宜.本文结合国际先进理念及相关理论,并充分考虑长江上游流域水系的自然特征和生态特征,探讨了流域水文生态系统的概念和基于流域的水文生态系统分区的初步思想,提出基于流域的水文生态系统分区的定义和基本原则,建立了流域水文生态系统的完整性评价及其综合评价指标体系,并明确给出长江上游流域水文生态系统区划的方案.该区划方法充分体现了国外趋势与国内管理要求,同时兼顾流域尺度、协调思想、因地制宜和动态性,从而为长江上游流域水环境管理提供战略层次的科学参考和应用基础研究的技术平台.