塔里木河下游河岸生態(tài)水文演化模型

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塔里木河下游河岸生態(tài)水文演化模型

內(nèi)容簡介

前言

第1章 緒論

第2章 塔里木河下游河岸植被生態(tài)水文演化模型

第3章 塔里木河下游河岸植被生態(tài)水文演化模型的應(yīng)用

第4章 塔里木河下游河岸植被生態(tài)水文演化模型的特性分析

第5章 流域生態(tài)水文系統(tǒng)出現(xiàn)多重定態(tài)的參數(shù)條件

第6章 總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

封底

流域生態(tài)水文系統(tǒng)是一個多過程耦合的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，以預(yù)先設(shè)定的外界參數(shù)形式存在的流域下墊面條件限制了水文模型的預(yù)測能力和應(yīng)用范圍。針對干旱區(qū)河岸地區(qū)的主導(dǎo)性生態(tài)水文過程，構(gòu)建了塔里木河下游河岸植被生態(tài)水文演化模型，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)與水文的耦合模擬，提高了模型在變化條件下對流域生態(tài)水文系統(tǒng)長期演化趨勢的預(yù)測能力。在塔里木河的英蘇和阿拉干，分別應(yīng)用ERV模型模擬了2000-2006年輸水條件下的生態(tài)水文演化過程。在植被覆蓋度明顯增長的情況下，使用植被覆蓋度模擬值作為對植被狀況的描述準(zhǔn)確的模擬了地下水位的變化過程。給定生態(tài)用水量，可以選擇最優(yōu)的輸水方式使得穩(wěn)定狀態(tài)的植被覆蓋度最高，或者給定植被覆蓋度目標(biāo)值，選擇最優(yōu)的輸水方式使得耗水量最小。人工輸水的生態(tài)水文效果研究對于流域的水資源配置和生態(tài)修復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。

生態(tài)水文學(xué)一詞從上世紀(jì)90年代開始被廣泛使用以致沖淡了人們對生態(tài)水文學(xué)內(nèi)涵的思考。盡管有很多人在思考什么是生態(tài)水文學(xué)，但由于各人的研究領(lǐng)域和興奮點(diǎn)不同，有關(guān)生態(tài)水文學(xué)的概念仍相當(dāng)混亂。按時間順序，我們列出一些關(guān)于生態(tài)水文學(xué)的定義：

1、生態(tài)水文學(xué)是研究所有生命及無生命組成的交互關(guān)系中的水文過程、現(xiàn)象及特性的科學(xué)( Timchenko，1994) 。

2、Hatton認(rèn)為生態(tài)水文學(xué)是指在一系列環(huán)境條件下來探討生態(tài)水文過程，它考慮了干旱地區(qū)、濕地、森林、河流和湖泊的生態(tài)水文過程（Hatton，1997）。

3、Post等則認(rèn)為它是研究水文、氣象及生態(tài)過程之間的關(guān)系，包括不同時間下水文過程如何影響到生態(tài)過程及生態(tài)系統(tǒng)及地貌又如何回饋或影響到水文過程兩個核心問題（Post等，1998， EOS 79(43)）。

4、Baird等則認(rèn)為它是研究植物與水的相互作用以及與植物生長相關(guān)的水文過程（Baird and Wilby，1999）。

5、Rodriguez-Iturbe (2000)(Water Resources 36(1))則定義生態(tài)水文學(xué)為研究不同生態(tài)形式及過程中的水文機(jī)制的科學(xué)。Rodriguez-Iturbe 認(rèn)為它是在氣候－土壤－植被動態(tài)過程中研究水文機(jī)制，以便預(yù)測生物對全球變化的響應(yīng) (Rodriguez-Iturbe，2000)。

6、1997年俄羅斯彼德堡國立水文氣象學(xué)院出版教材《水資源(陸地水)利用和保護(hù)的生態(tài)觀》中提出“生態(tài)水文學(xué)(水利生態(tài)學(xué))”、“水利生態(tài)系統(tǒng)”等概念，提出新的學(xué)科方向要研究具體“水對象”(河、湖、水庫等)群體態(tài)勢的定性定量的評價，研究不同層次和尺度的水體生態(tài)系統(tǒng)。

7、Nuttle認(rèn)為它是關(guān)于水文過程對生態(tài)系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)功能影響以及生物過程對水循環(huán)要素影響的交叉學(xué)科（Nuttle 2002）；

8、生態(tài)水文學(xué)整合了生態(tài)及水文知識，以了解生態(tài)系如何改變水文特性，而這些水文特性又如何影響生態(tài)系功能，雖仍為研究生態(tài)與水文之關(guān)系，但較偏向水文特性之探討。認(rèn)為（黃土高原生態(tài)水文研究，林業(yè)出版社，2000），在科學(xué)體系上，生態(tài)水文學(xué)屬于地球科學(xué)范疇，是水文學(xué)的一個分支，是生態(tài)學(xué)與水文學(xué)的交叉學(xué)科。

9、生態(tài)水文學(xué)就是將水文學(xué)知識應(yīng)用于生態(tài)建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)管理的一門科學(xué)。主要研究生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)水文循環(huán)與轉(zhuǎn)化和平衡的規(guī)律，分析生態(tài)建設(shè)、生態(tài)系統(tǒng)管理與保護(hù)中與水有關(guān)的問題。如生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化對水文系統(tǒng)中水質(zhì)、水量、水文要素的平衡與轉(zhuǎn)化過程的影響；生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)與水量的變化規(guī)律及其預(yù)測預(yù)報(bào)方法；水文水資源空間分異與生態(tài)系統(tǒng)對位關(guān)系。因此，我們認(rèn)為：生態(tài)水文學(xué)是基于生態(tài)學(xué)與水文學(xué)的一門交叉學(xué)科。通過生態(tài)學(xué)及水文學(xué)知識的整合以進(jìn)一步了解水與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用過程與規(guī)律，把穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)特性作為水資源可持續(xù)利用的管理目標(biāo)。

生態(tài)水文學(xué)的發(fā)展與中國生態(tài)需水問題

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發(fā)展中國家。人口、資源與環(huán)境的矛盾比較突出。人均淡水資源僅為世界人均量的1/4，居世界第109位，已被列入全世界人均水資源13個貧水國家之一。全國600多座城市中，已有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個。

對于生態(tài)水文學(xué)這一新的邊緣性交叉學(xué)科的完整、定義仍然存在諸多爭議，綜合各位學(xué)者對于生態(tài)水文學(xué)的理解和理論闡述，相對比較一致的觀點(diǎn)認(rèn)為該學(xué)科是揭示生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)格局和生態(tài)過程水文學(xué)機(jī)制的科學(xué)，探討生態(tài)系統(tǒng)中植物對于水文過程的影響以及水文過程對于植物生長和分布作用，以植物與水分關(guān)系為學(xué)科研究基礎(chǔ)，以土壤水分及植被蒸散為核心研究內(nèi)容，以生態(tài)過程和水文過程耦合機(jī)制的尺度效應(yīng)為學(xué)科關(guān)鍵點(diǎn)，以水資源可持續(xù)利用和維持生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為學(xué)科研究目標(biāo)。研究對象包括濕地生態(tài)系統(tǒng)、干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)等不同生態(tài)系統(tǒng)類型。所以，生態(tài)水文問題被我國許多學(xué)者認(rèn)為是中國寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。

生態(tài)水文學(xué)是一種對環(huán)境有利、經(jīng)濟(jì)可行和社會可接受的有效方式。由于生態(tài)退化等問題的出現(xiàn)，生態(tài)水文學(xué)成為中國西部生態(tài)需水問題研究的熱點(diǎn)問題之一。西部地區(qū)特別是青藏高原，是我國許多江河的發(fā)源地，素有中國“水塔”之稱。也分布著大量的濕地和湖泊，保護(hù)這些地區(qū)的濕地和湖泊，不僅對保護(hù)局地生態(tài)環(huán)境，而且對保護(hù)江河源的生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。

此外，西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、北方地區(qū)人工植被的土壤干化、植物固沙中流沙斑塊的面積和格局對沙地水分平衡的影響等問題，都需要對生態(tài)水文學(xué)機(jī)制進(jìn)行深入了解。干旱區(qū)生產(chǎn)用水和生態(tài)用水的關(guān)系以及維持干旱內(nèi)陸河流域持續(xù)發(fā)展的生態(tài)需水，特別是維持內(nèi)陸河下游天然綠洲穩(wěn)定的生態(tài)需水等問題，也需要應(yīng)用生態(tài)水文學(xué)的方法去深入研究。2100433B

Ingram于1987年就提出了生態(tài)水文學(xué)概念，并于1992年Dublin國際水與環(huán)境大會正式提出生態(tài)水文學(xué)作為一門獨(dú)立的邊緣性學(xué)科，而中國學(xué)者開始采用生態(tài)水文學(xué)概念，開展生態(tài)水文學(xué)相關(guān)的獨(dú)立研究活動已經(jīng)是進(jìn)入21世紀(jì)以后的事情了。

可查的國內(nèi)大陸學(xué)者關(guān)于生態(tài)水文學(xué)介紹方面的第一篇中文文獻(xiàn)是王根緒等在《地球科學(xué)進(jìn)展》16卷第3期發(fā)表的《生態(tài)水文科學(xué)研究的現(xiàn)狀與展望》。與國際上對于生態(tài)水文學(xué)的討論一樣，對于該新的學(xué)科的定義和爭論一直持續(xù)。

在爭論進(jìn)行的同時，采用生態(tài)水文學(xué)的方法和理論開展針對東北濕地生態(tài)系統(tǒng)、湖泊生態(tài)系統(tǒng)、西北干旱半干旱和寒冷地區(qū)生態(tài)水文學(xué)的研究正在積極開展，并取得了良好的成果。從研究的內(nèi)容方面而言，不僅開展了流域?yàn)閱卧纳鷳B(tài)水文學(xué)研究，而且對于生態(tài)水文過程的分析也進(jìn)行的更加深入，不僅開展了植被動態(tài)與生態(tài)水文關(guān)系的研究而且對于林地土壤大孔隙特征與森林生態(tài)水文關(guān)系的研究也在進(jìn)行。不過，就開展生態(tài)水文學(xué)研究的空間區(qū)域和生態(tài)系統(tǒng)類型而言，在中國的熱帶、亞熱帶地區(qū)森林和疏林生態(tài)系統(tǒng)中開展生態(tài)水文學(xué)研究的還未見報(bào)道。