區(qū)域水資源植被承載力計(jì)算系統(tǒng)開發(fā)及其應(yīng)用.pdf

1、我國黃土高原地區(qū)一方面干旱缺水，另一方面又急需要盡快恢復(fù)森林植被，改善生態(tài)環(huán)境。合理恢復(fù)森林植被是實(shí)現(xiàn)該區(qū)林水綜合管理的關(guān)鍵，確定區(qū)域水資源的植被承載能力是合理恢復(fù)森林植被的基礎(chǔ)和前提。為此，本文提出了區(qū)域水資源植被承載力的定義并確定了區(qū)域水資源植被承載力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用C#語言開發(fā)了區(qū)域水資源植被承載力計(jì)算系統(tǒng)，并應(yīng)用本系統(tǒng)確定了涇河上游的水資源植被承載力，本研究旨在為干旱缺水地區(qū)水資源的合理配置和林-水綜合管理提供技術(shù)支持和科學(xué)

2、指導(dǎo)。主要結(jié)果如下:
　　 1.涇河上游森林植被恢復(fù)對(duì)徑流的影響在涇河上游恢復(fù)森林植被，會(huì)導(dǎo)致年徑流深、枯水季徑流深顯著下降，但這種造林減水作用既受到植被結(jié)構(gòu)特征（葉面積指數(shù)）的影響，又具有較大的空間差異。隨著林分葉面積指數(shù)的增大，年徑流深和枯水季徑流深隨森林覆蓋率增加而下降的速率增加，但當(dāng)葉面積指數(shù)大于2.5時(shí)，年徑流深和枯水季徑流深隨森林覆蓋率增加而下降的速率達(dá)到其最大值，這一最大值在涇河上游石質(zhì)山區(qū)和黃土區(qū)之間有較大差別。

3、按森林覆蓋率增加流域面積的10％進(jìn)行核算，在石質(zhì)山區(qū)，最大可導(dǎo)致年徑流深減少10.75 mm，枯水季徑流深減少4.27 mm;而在黃土區(qū)，最大可能導(dǎo)致年徑流深減少4.94 mm，枯水季徑流深減少1.34 mm。
　　 2.區(qū)域水資源植被承載力的定義根據(jù)前人有關(guān)水資源承載力、土地承載力、土壤水分植被承載力的定義，將區(qū)域水資源植被承載力定義為“為維護(hù)區(qū)域（流域）生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足區(qū)域（流域）特定產(chǎn)流需求時(shí)，區(qū)域土地資源

4、可以承載的最大植被負(fù)荷”。區(qū)域水資源植被承載力可表示為區(qū)域內(nèi)不同植被覆被比例、各立地條件不同植被覆被比例及其葉面積指數(shù)。
　　 3.區(qū)域水資源植被承載力計(jì)算系統(tǒng)的建立以分布式水文模型SWIM為基礎(chǔ)，利用C#語言，采用了模塊化的結(jié)構(gòu)開發(fā)了區(qū)域水資源植被承載力計(jì)算系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理、水文模擬、徑流統(tǒng)計(jì)與分析、承載力計(jì)算等功能模塊構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)管理模塊可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、顯示和存儲(chǔ)不同植被恢復(fù)情景的本信息（不同植被覆被比例）;水文模擬模

5、塊則可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用SWIM模型模擬不同植被恢復(fù)情景的水文過程，實(shí)現(xiàn)情景模擬的批處理，提高了模擬效率;徑流統(tǒng)計(jì)與分析模塊可以區(qū)分不同降水年份，統(tǒng)計(jì)包括日尺度、月尺度、季尺度和年尺度的徑流指標(biāo)，采用圖形化的方式幫助用戶分析和比較不同植被恢復(fù)方案對(duì)徑流的影響，直觀明了。利用承載力計(jì)算模塊，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求，組合不同產(chǎn)流指標(biāo)，優(yōu)選滿足特定產(chǎn)流需求的植被恢復(fù)或管理方案，提高了本系統(tǒng)的適用性。
　　 4.涇河上游水資源植被承載力在定量評(píng)價(jià)

6、森林分布和結(jié)構(gòu)特征對(duì)徑流影響的基礎(chǔ)之上，考慮保障農(nóng)業(yè)土地利用、立地條件限制及該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需要，確定涇河上游水資源植被承載力如下:
　　 當(dāng)涇河上游產(chǎn)流量需保持在37.8 mm（當(dāng)前徑流量的90％）以上時(shí)，涇河上游黃土區(qū)位于坡度0～15°的草地和溝谷地上的草地均可恢復(fù)為葉面積指數(shù)大于1.5的森林。其中，在年降水量高于550 mm的地區(qū)及溝谷等立地具有較好的水分條件，葉面積指數(shù)可大于2.5，而對(duì)于年降水量低于550 mm的立地

7、，其葉面積指數(shù)宜小，宜維持在1.5～2之間。
　　 當(dāng)涇河上游產(chǎn)流量需保持在33.88 mm（當(dāng)前徑流量的80％）以上時(shí)，涇河上游黃土區(qū)坡度小于25°、溝谷地和石質(zhì)山區(qū)的溝谷川地均可恢復(fù)為森林，此時(shí)涇河上游森林覆蓋率可達(dá)34.01％。其中黃土區(qū)年降水量大于550 m的陰坡立地、溝谷地、石質(zhì)山區(qū)溝谷立地，葉面積指數(shù)宜大于2.5，其它立地葉面積指數(shù)宜控制在1.5～2之間。
　　 當(dāng)要求涇河上游產(chǎn)流量需保持在29.65 mm（

8、當(dāng)前徑流量的70％）以上時(shí)，涇河上游森林覆蓋率可進(jìn)一步增加到38.8％，較產(chǎn)水需求為33.88 mm時(shí)的植被恢復(fù)方案而言，石質(zhì)山區(qū)的海拔2300 m以下的陰坡草地可恢復(fù)為森林，該立地葉面積指數(shù)宜在2.5以上。
　　 如果產(chǎn)流需求進(jìn)一步降低至25.42 mm（當(dāng)前徑流量的60％），則可以進(jìn)一步將海拔2300m以下的陽坡草地恢復(fù)為森林，但該立地的葉面積指數(shù)不宜超過2。
　　 如果僅要求產(chǎn)流量高于現(xiàn)有產(chǎn)流量的50％(21.3