关于森林对流域内暴雨响应的初步认识课件

对森林对流域内暴雨响应

的初步认识报告人：王跃峰2011-11-16Contents森林水文学概要一森林对多峰洪水（暴雨）响应的讨论三二森林的洪水（暴雨）效应总结五基于不同地被类型下森林的洪水效应四3/23/20232一、森林水文学概要关于森林水文效应的争论焦点森林水文学的起源森林水文学在我国的发展阶段森林水文学：研究森林生态系统中的水文过程和森林与水循环相互影响的学科。森林水文学的起源森林水文学作为一门学科，始于1900年瑞士Emmental山区两个小流域的对比试验。但“森林水文学”一词最早由美国人凯特里奇（JosephKittredge）于1948年提出。3/23/202333/23/20235一、森林水文学概要森林对降水量的影响关于森林水文效应的争论焦点森林对年径流量的影响森林对枯水径流的影响

森林削减洪峰的作用关于森林水文效应的争论焦点森林水文学的起源森林水文学在我国的发展阶段3/23/202361、遮荫难一场暴雨蒸发枯枝物截留树干截留树冠截留地面径流土壤下渗降雨流程图3/23/20237二、森林的洪水（暴雨）效应流域面积的差异Kiersch认为：小流域的覆被覆被类型对流域水量的影响较大，而中等流域及大流域的覆被类型对水量的影响较小。1、基于空间尺度的认识3/23/20239二、森林的洪水（暴雨）效应1、基于空间尺度的认识流域内森林覆盖率的差异钟祥浩程根伟：《森林植被变化对洪水的影响分析——以长江上游典型小流域和洪水事件为例》虎溪桥流域六角亭流域流域面积（km2）0.4700.248森林覆盖率（%）9240年降雨量（mm）15001500径流系数0.720.59退水流量模数（m3/(km2*s)0.4180.51值得注意的是：这两个流域均位于峨眉山区，紧紧相邻，地质、地貌和气候条件基本相似。表1-峨眉山多雨区对比流域的资料分析3/23/202310二、森林的洪水（暴雨）效应2、基于时间尺度的认识在时间尺度上，森林的水文效应差异性体现在植被景观格局的变化以及植被在年际、年内的不同时间段而产生的水文效应差异。3/23/202311二、森林的洪水（暴雨）效应3、基于地域差异的认识对于处于不同地区的森林，它所处地区的自然气候带、地质地貌条件及人类的活动等都会对其水文效应的研究起到结论性的影响。流域流域尺度最大削峰量（%）峰现时间比较嘉陵江小-25黄土高原小-71.4~-94.3延后3-15倍海浪河（黑龙江）小-29.24~-38.4延后20-48小时表1~不同流域有林区较无林区洪峰要素比较3/23/202313二、森林的洪水（暴雨）效应森林的类型及树种结构的不同，引起叶面积指数、树冠结构、林下土壤结构等也不尽相同，从而导致产生的水文效应也会产生差异。4、基于森林类型的认识资料来源：《森林水文学》（日本）3/23/202314二、森林的洪水（暴雨）效应4、基于森林类型的认识金栋梁《森林对水文要素的影响》中通过对四川凯江流域余家庵地区进行试验和资料统计：3/23/202315二、森林的洪水（暴雨）效应5、小结在研究森林的洪水效应时，不同空间尺度的选择会产生不同的结：流域区域的面积小于10km2时，流域内森林会在拦洪和洪峰延迟上将起到较好的影响，而当流域面积超过10km2时森林对拦洪和洪峰延迟的影响大大减弱。作为一个系统而言，森林内部的林冠截留和土壤层含水量会随时间表现出一定的差异，这主要是由于降水特征和植被生长状况的差异引起的，作为一个研究者能否将这些细微因素考虑进来，将会对结论的精确程度起到一定影响。3/23/202317二、森林的洪水（暴雨）效应5、小结森林的洪水效应在不同区域会产生不同的评价效果，因此不能以某些流域的经验外推至其他的区域，更不能以局部的结论代表普遍性；研究区域森林植被类型的不同会对截留和拦蓄产生影响，主要表现为：其一当其它其条件基本一致时，树冠截留率与树种的年龄成正相关；其二阔叶林的树冠截留效果要好于针叶林。3/23/202318三、森林对多峰洪水(暴雨)响应的讨论1、讨论前提肯定森林在削峰补枯、拦洪、推迟洪水聚集时间上所起的积极作用。3/23/202319三、森林对多峰洪水(暴雨)响应的讨论说明：作者在长江上中游选取了6对对比流域，它们的地理位置、土壤、地形等重要因素基本一致。金栋梁：《森林对水文要素的影响》3、基于定量角度的认识3/23/202321三、森林对多峰洪水(暴雨)响应的讨论钟祥浩等在《森林植被变化对洪水的影响分析---以长江上游典型小流域和洪水事件为例》肯定森林削峰补枯的前提下，探讨了“森林—土壤系统”在这其中的作用，其中着重强调：在“森林—土壤系统”被前期降水充分湿润的情况下，紧接着的暴雨可能引起洪峰流量的快速增加。3、基于定量角度的认识3/23/202322三、森林对多峰洪水(暴雨)响应的讨论

在结论中有这样一点值得思考：该区域（四川盆地紫色土丘陵区）,近10a～20a来森林覆盖率从60～70年代不到10%提高到现在的20%以上,森林覆盖率翻了一番,但是截留蓄水功能没有发生显著的提高,原因在于林下没有灌、草结构,更没有枯枝落叶层,特别是林下的土壤层仍很薄,土壤最大蓄水能力不及正常情况下的1/5,仍表现出大雨大流的现象。3、基于定量角度的认识钟祥浩程根伟：《森林植被变化对洪水的影响分析——以长江上游典型小流域和洪水事件为例》3/23/2023233/23/202325三、森林对多峰洪水(暴雨)响应的讨论3、基于定量角度的认识林峰等在《流域森林覆被变化对多峰洪水过程的影响》通过利用HEC-HMS模型模拟100年一遇的多峰暴雨也得出了类似的结论：对于不同重现期的暴雨类型，森林对洪峰及洪量的影响程度，随着洪峰重现期的增加而呈现减弱趋势。3/23/202326四、不同地被类型下森林的洪水效应地类1980年比例（%）2004年比例（%）净增长比（%）林地62.258.73-3.47耕地32.2434.19+1.95草地4.445.72+1.28建设用地1.121.36+0.24表1-1980年~2004年紫荆关流域土地利用/覆被类型比例表地类1980年比例（%）2004年比例（%）净增长比（%）林地45.3241.84-3.48耕地46.8549.02+2.17草地1.392.6+1.21水域5.615.48-0.13建设用地0.831.06+0.23表2-1980年~2004年阜平流域土地利用/覆被类型比例表3/23/202329四、不同地被类型下森林的洪水效应表3-紫荆关流域、阜平流域2004年较1980年部分水文要素的变化情况水文要素紫荆关流域阜平流域洪峰流量的均值-3.8%-3.8%径流总量的均值-7.4%-5.9%洪峰流量的最大值-8.9%-8.5%径流总量的最大值-11.8%-20.5%说明：鉴于在模拟过程中采用的是相同的降水条件，由此可知研究流域洪峰流量的降低，径流总量的减少是由土地利用/覆被变化造成的。2004年的土地利用/覆被条件和1980年相比，研究流域的耕地、草地和建设用地有所增加，林地呈减少趋势。由于耕地和草地的下渗率均比林地的大，且流域蓄水容量的增加，使得相同降雨情况下产生的洪水总量减少，洪峰流量也减少。虽然建设用地的增加会使得洪水的洪峰流量、径流量有增加的趋势，但由于其在两个研究流域所占的比例很小，所以所起的作用不大。3/23/202330五、结论森林在减少洪水总量、削弱洪峰流量及推迟延长洪水的汇集时间上的作用是显然的，但考虑到其系统内部的复杂性，还应进行合理估计。区域的不同，会造成森林种类和降水特征的差异，所以局部地区的研究结论不能外推，也不能代表普遍性，但一些研究方法还是可以借鉴的。在某些区域内，林地与耕地的不同比例组合会对洪水（暴雨）的拦蓄产生良好的效果。3/23/2023