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第1章 绪论1

1.1 环境演变下的生态水文响应1

1.1.1 气候变化的生态水文过程响应1

1.1.2 土地利用/覆被变化的生态水文过程响应4

1.1.3 流域尺度森林变化的生态水文过程响应6

1.1.4 流域生态水文过程响应研究方法8

1.1.5 存在的主要问题及发展趋势10

1.2 研究区概况12

1.2.1 半城子流域概况12

1.2.2 红门川流域概况14

1.2.3 海河流域概况16

1.3 研究方法18

1.3.1 基础数据收集18

1.3.2 水文分析方法21

1.3.3 土地利用/植被动态变化过程26

1.3.4 景观分析方法28

1.3.5 模型模拟方法28

第2章 流域土地利用/覆被景观与森林结构变化过程分析30

2.1 流域土地利用/覆被景观变化及驱动力分析30

2.1.1 流域景观类型划分和指数选取30

2.1.2 流域土地利用/覆被景观变化分析33

2.1.3 流域土地利用/覆被景观变化驱动力分析42

2.2 流域森林景观格局及结构因子变化分析43

2.2.1 流域森林覆被率变化分析44

2.2.2 流域森林生物量变化分析46

2.2.3 流域森林单位面积生物量变化分析50

2.2.4 流域森林景观格局变化分析53

2.3 区域土地利用现状及变化分析55

2.3.1 流域上游山区土地利用现状及其变化55

2.3.2 土地利用程度综合指数变化58

2.3.3 水利工程建设变化59

第3章 流域气象要素变化分析61

3.1 降水变化规律分析61

3.1.1 降水年际变化规律及趋势检验61

3.1.2 产流性降水变化规律及趋势检验65

3.1.3 降水年内变化分析67

3.1.4 降水量周期性变化规律69

3.2 气温变化规律分析71

3.2.1 气温年际变化及趋势性检验71

3.2.2 气温年内变化规律72

3.3 潜在蒸散发量变化规律73

3.3.1 潜在蒸散发量年际变化及趋势分析73

3.3.2 潜在蒸散发量周期性变化规律78

第4章 流域水文要素变化分析81

4.1 径流变化规律分析81

4.1.1 径流年际变化规律及趋势分析81

4.1.2 径流年内变化规律87

4.1.3 径流周期性变化规律88

4.1.4 径流突变点分析90

4.2 枯洪水变化规律及趋势性检验93

4.2.1 洪水总量变化规律及趋势分析93

4.2.2 枯水流量变化规律及趋势分析99

4.3 泥沙变化规律及趋势性检验101

4.3.1 泥沙年际变化规律及趋势分析101

4.3.2 泥沙周期性变化规律102

第5章 气候变化和人类活动对流域径流的影响105

5.1 径流对气候变化的敏感性分析105

5.1.1 敏感性分析理论方法105

5.1.2 径流对降水的敏感性分析109

5.1.3 径流对潜在蒸散发的敏感性分析115

5.1.4 径流对干燥度的敏感性分析120

5.2 气候变化和人类活动对流域径流的影响123

5.2.1 流域径流变化123

5.2.2 气候变化对流域径流的影响124

5.2.3 人类活动对流域径流的影响127

5.2.4 不同土地利用类型对流域径流的影响129

5.3 流域径流变化驱动力差异分析131

5.3.1 气候变化影响差异分析131

5.3.2 土地利用变化影响差异分析132

5.4 流域洪水总量影响因素分析132

5.4.1 海河流域上游山区各类洪水总量132

5.4.2 各类影响因子对流域洪水总量的影响134

5.4.3 流域洪水总量影响因素多元统计分析139

5.5 流域枯水流量影响因素分析148

5.5.1 海河流域上游山区各类枯水流量148

5.5.2 各类影响因子对流域枯水流量的影响149

5.5.3 流域枯水流量影响因素多元统计分析154

第6章 气候变化和人类活动对流域泥沙水质的影响161

6.1 气候变化与人类活动对区域泥沙的影响161

6.1.1 区域输沙模数变化161

6.1.2 气候变化/人类活动对区域输沙量的影响162

6.1.3 气候变化和人类活动贡献率分析162

6.2 流域泥沙影响因素分析163

6.2.1 流域多年平均输沙模数163

6.2.2 各类影响因子对流域泥沙的影响164

6.2.3 各影响因素贡献率分析167

6.3 流域总径流水质影响因素分析169

6.3.1 流域总径流水质特征169

6.3.2 总径流水质影响因素相关性分析170

6.3.3 总径流水质影响因素贡献率分析171

6.4 流域洪水径流水质影响因素分析174

6.4.1 流域洪水径流水质特征174

6.4.2 洪水径流水质影响因素相关性分析175

6.4.3 洪水径流水质影响因素贡献率分析176

6.5 流域枯水径流水质影响因素分析179

6.5.1 流域枯水径流水质特征179

6.5.2 枯水径流水质影响因素相关性分析180

6.5.3 枯水径流水质影响因素贡献率分析181

第7章 流域森林植被对生态水文要素的影响分析185

7.1 不同植被对流域径流的影响185

7.1.1 森林对流域径流的影响185

7.1.2 草地对流域径流的影响190

7.1.3 耕地农作物对流域径流的影响196

7.2 流域森林格局与结构变化对径流及其组分影响分析202

7.2.1 流域森林景观格局变化对径流及其组分影响分析202

7.2.2 流域森林覆被率变化对径流及其组分的影响分析213

7.2.3 流域森林生物量变化对径流及其组分的影响分析221

7.2.4 流域单位面积森林生物量变化对径流及其组分的影响分析225

7.3 森林植被对流域输沙的影响228

7.3.1 森林对流域输沙模数的影响228

7.3.2 林草覆盖对流域输沙模数的影响229

7.3.3 耕地农作物覆盖对流域输沙的影响230

第8章 流域森林覆被变化下的径流模拟分析231

8.1 WETSPA模型结构及原理231

8.2 WETSPA模型数据库构建及流域参数提取234

8.2.1 模型数据库构建234

8.2.2 流域空间离散化236

8.3 WETSPA模型参数率定与验证238

8.3.1 模型模拟结果的评价方法238

8.3.2 WETSPA模型参数率定239

8.3.3 模型径流模拟与验证的结果分析240

8.4 WETSPA Extension模型与数字滤波法径流分割结果比较253

8.4.1 数字滤波法的介绍253

8.4.2 数字滤波法进行流域径流分割254

8.4.3 两种径流分割结果对比255

8.5 流域森林覆被变化的径流模拟分析256

8.5.1 流域实际森林植被类型的径流响应分析256

8.5.2 流域不同情景森林覆盖率和单位面积生物量的径流响应260

参考文献264