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第1章 区域环境变化的水文生态响应1

1.1 引言1

1.2 环境变化的水文生态响应2

1.2.1 气候变化与植被变化的生态水文响应2

1.2.2 气候变化与人类活动的生态水文响应32

1.2.3 结语与讨论51

参考文献52

第2章 湿地生态系统水文生态过程53

2.1 引言53

2.2 湿地水文生态过程的关键科学问题54

2.2.1 湿地生态系统水文特征55

2.2.2 湿地水文生态作用及反馈机制59

2.2.3 环境变化对湿地水文的影响64

2.3 结语与展望66

参考文献67

第3章 河流生态系统水文生态过程71

3.1 引言71

3.2 河流物理、化学、水文过程73

3.2.1 水流的侵蚀、运输和再分配过程73

3.2.2 陆地水的化学特征及溶液运输74

3.2.3 河流基质对水生生物的影响75

3.2.4 物理环境对水生生物的影响77

3.3 河流生态过程78

3.3.1 河流有机体及生态系统78

3.3.2 河流的生产量79

3.3.3 河流能量传输80

3.3.4 养分动态及循环81

3.4 重要河流生态学理论及研究前沿84

3.4.1 养分螺旋84

3.4.2 河流连续统概念85

3.4.3 河流廊道86

3.4.4 生态水力学87

参考文献88

第4章 森林植被对流域径流的影响90

4.1 引言90

4.2 相关研究的争议性结果91

4.2.1 国内外研究进展91

4.2.2 争议性结果92

4.3 流域植被对流域径流的影响95

4.3.1 相关理论原理95

4.3.2 森林植被对流域蒸散发的影响96

4.3.3 森林植被对流域径流的影响98

4.4 模型讨论99

4.4.1 相关模型99

4.4.2 Zhang模型简介101

4.5 讨论102

参考文献103

第5章 生态水文模型参数敏感性和不确定性分析106

5.1 引言106

5.1.1 研究背景与意义106

5.1.2 生态水文模型发展与应用前景106

5.1.3 生态水文模型不确定性来源107

5.1.4 生态水文模型不确定性分析的必要性108

5.2 参数敏感性分析方法109

5.2.1 敏感性分析方法分类109

5.2.2 常用的敏感性分析方法110

5.3 参数不确定性分析方法112

5.4 参数优化分析方法113

5.4.1 水文模型参数优化的主要特点113

5.4.2 水文模型常用的优化方法114

5.5 潮白河流域生态水文过程模拟115

5.5.1 SWAT数据库的建立115

5.5.2 基于DEM的水文参数的提取119

5.5.3 参数灵敏度分析120

5.5.4 参数率定及校核验证124

5.6 结论与展望128

5.6.1 主要结论128

5.6.2 研究展望129

参考文献130

第6章 降雨径流水文模型132

6.1 引言132

6.2 降雨径流模型构建133

6.2.1 流域蒸散发计算133

6.2.2 流域产流模型134

6.2.3 流域汇流模型135

6.3 新安江模型及其进展137

6.3.1 引言137

6.3.2 模型的结构、原理及模型中的差分误差处理137

6.3.3 模型的参数和率定141

6.3.4 模型应用实例143

6.3.5 应用经验147

6.3.6 新安江模型的其他形式150

6.4 分布式水文模型及其进展151

6.4.1 HMS模型的发展151

6.4.2 地表水模块152

6.4.3 土壤水模块154

6.4.4 地下水模块154

6.4.5 河流-地下水相互作用模块155

6.4.6 次洪模拟实例155

6.5 新安江模型与HMS模型的应用156

6.5.1 新安江模型在淮河流域洪水预报中的应用156

6.5.2 HMS模型在淮河流域水循环模拟中的应用159

参考文献161

第7章 流域生态水文过程模拟原理与方法163

7.1 引言163

7.2 遥感-三水源新安江产汇流模型163

7.2.1 模型原理163

7.2.2 产流计算165

7.2.3 汇流计算168

7.3 RS-DTVGM产汇流模型170

7.3.1 DT VGM原理170

7.3.2 DTVGM模型遥感驱动172

7.3.3 RS-DTVGM模型结构173

7.3.4 蒸散发计算174

7.3.5 产流计算176

7.3.6 汇流计算178

7.3.7 模型参数获取180

7.4 大尺度非点源污染模型181

7.4.1 模型原理181

7.4.2 模型优点及局限性分析184

7.4.3 大尺度非点源污染模型修正185

7.4.4 溶解态农村居民点、畜禽养殖计算187

7.4.5 植被生长养分吸收计算187

7.4.6 氮迁移计算188

7.4.7 磷迁移计算190

7.5 岸边带非点源污染控制模型192

7.5.1 模型原理193

7.5.2 岸边带对氮的控制效应194

7.5.3 岸边带对磷的控制效应195

7.6 土壤酸化空间信息模型195

7.6.1 模型原理196

7.6.2 模型实施197

7.7 林植被营养元素循环空间信息模型198

7.7.1 模型原理200

7.7.2 模型实施202

7.8 植被生态需水与农田耗水模型203

7.8.1 植被生态需水与农田耗水计算原理203

7.8.2 植被生态需水与农田耗水模型结构205

7.9 森林生态效应评价模型205

7.9.1 水土保持效益206

7.9.2 森林保肥效益207

7.9.3 森林固碳效益207

7.9.4 森林涵养水源效益208

第8章 生态水文学稳定同位素技术应用原理与方法210

8.1 引言210

8.1.1 同位素含义210

8.1.2 同位素组成的表示方法212

8.1.3 同位素分馏213

8.1.4 同位素测量213

8.2 2 H和18O同位素在水循环过程中的应用214

8.2.1 大气降水中的2H和18O214

8.2.2 2 H和18O在流域水循环中的应用217

8.2.3 2H和18O在土壤-植物-大气系统水循环过程中的应用220

8.3 13C和15N同位素在淡水生态系统有机物质示踪中的应用223

8.3.1 淡水生态系统有机质13C和1 5N同位素的来源224

8.3.2 13C和15N同位素在水生生物食物链和营养结构中的应用226

8.4 15 N和18O在淡水生态系统氮循环示踪的应用228

8.4.1 淡水生态系统中氮素潜在来源的同位素特征229

8.4.2 氮循环转化中的同位素分馏229

8.4.3 15N和18O在水体硝态氮污染源示踪中的应用231

8.5 总结与展望232

参考文献234

第9章 森林生态系统土壤碳-氮-水耦合循环过程236

9.1 引言236

9.1.1 森林生态系统土壤碳-氮-水耦合循环理论基础237

9.2 森林生态系统土壤碳-氮-水耦合循环生物机制及其关键过程241

9.2.1 森林生态系统碳-氮-水耦合循环的关键生物物理和生物化学过程241

9.2.2 森林生态系统碳-氮-水耦合循环生物控制机制研究进展243

9.3 森林生态系统土壤碳氮水循环耦合模型研究247

9.3.1 模型介绍247

9.3.2 模型构建与评价249

9.4 结论与展望249

参考文献250

第10章 森林生态系统水-碳耦合过程与机制252

10.1 引言252

10.2 森林生态系统水-碳耦合循环研究的理论和实践意义254

10.2.1 土壤-植物-大气连续体水-碳耦合循环机制254

10.2.2 典型森林生态系统水-碳耦合循环254

10.2.3 研究区域尺度生态系统的碳-水循环耦合关系255

10.2.4 全球尺度生态系统的碳-水耦合循环研究255

10.3 森林生态系统水-碳耦合循环过程与模拟256

10.3.1 森林生态系统水-碳耦合循环的基本过程256

10.3.2 陆地生态系统碳-水耦合基本机制257

10.3.3 森林生态系统水-碳耦合的模拟研究259

10.4 森林生态系统水-碳耦合循环研究的技术途径和方法269

参考文献269