區(qū)域水資源植被承載力計算系統(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價指標體系，應(yīng)用C#語言開發(fā)了區(qū)域水資源植被承載力計算系統(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)對徑流的影響在涇河上游恢復(fù)森林植被，會導(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，但當葉面積指數(shù)大于2.5時，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“為維護區(qū)域（流域）生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足區(qū)域（流域）特定產(chǎn)流需求時，區(qū)域土地資源

4、可以承載的最大植被負荷”。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算系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理、水文模擬、徑流統(tǒng)計與分析、承載力計算等功能模塊構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)管理模塊可以實現(xiàn)統(tǒng)計、顯示和存儲不同植被恢復(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，實現(xiàn)情景模擬的批處理，提高了模擬效率;徑流統(tǒng)計與分析模塊可以區(qū)分不同降水年份，統(tǒng)計包括日尺度、月尺度、季尺度和年尺度的徑流指標，采用圖形化的方式幫助用戶分析和比較不同植被恢復(fù)方案對徑流的影響，直觀明了。利用承載力計算模塊，用戶可以根據(jù)實際需求，組合不同產(chǎn)流指標，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價

6、森林分布和結(jié)構(gòu)特征對徑流影響的基礎(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:
　　 當涇河上游產(chǎn)流量需保持在37.8 mm（當前徑流量的90％）以上時，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。
　　 當涇河上游產(chǎn)流量需保持在33.88 mm（當前徑流量的80％）以上時，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，此時涇河上游森林覆蓋率可達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。
　　 當要求涇河上游產(chǎn)流量需保持在29.65 mm（

8、當前徑流量的70％）以上時，涇河上游森林覆蓋率可進一步增加到38.8％，較產(chǎn)水需求為33.88 mm時的植被恢復(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)流需求進一步降低至25.42 mm（當前徑流量的60％），則可以進一步將海拔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