黑河流域上游森林草地生态系统生态-水文过程的相互作用机制研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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黑河流域上游森林草地生态系统生态-水文过程的相互作用机制研究

项目名称：黑河流域上游森林草地生态系统生态-水文过程的相互作用机制研究
项目类别：重大研究计划
批准号：91025015
申请代码：D010104
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2014-12-31

项目负责人：赵传燕
依托单位：兰州大学
批准年度：2010

中文摘要：

生态过程和水文过程相互作用机制的研究作为实现淡水资源可持续利用的重要理论基础备受国际学术界的重视。在社会经济发展和未来气候变化条件下内陆河流域水资源可持续利用面临着挑战，迫切需要我们对水资源涵养区生态过程与水文过程相互作用与耦合演进机理的深入理解。本项目选择黑河干流上游为典型流域，在生态水文综合集成研究思路的指导下，以GIS和RS为技术支撑进行森林草地生态系统生态-水文过程相互作用机制的研究。通过点站观测，建立生态水文物理过程机理模型；探索不同尺度下生态过程与水文过程的相互关系，进行生态模型和水文模型的耦合；利用气候变化引起生态系统状态变量的变化和人类活动改变植被格局引起生态水文过程变化的关联，明晰气候变化和人类活动对生态水文过程的影响；在综合研究的基础上，建立黑河上游生态水文信息系统，为决策部门提供生态水文信息，服务于流域生态环境建设和生态系统管理。

中文主题词：生态水文过程；生态水文耦合模型；天涝池流域；时空分布；遥感与地理信息技术

英文摘要：

eco-hydrological processes；coupling model of eco-hydrology；Tianlaochi catchment；spatial ant temporal distribution；remote sensing technology

英文主题词： eco-hydrological processes；coupling model of eco-hydrology；Tianlaochi catchment；spatial ant temporal distribution；remote sensing technology

结论摘要：

1. 项目实施总体情况本项目选择黑河干流上游为典型流域，以森林草地生态系统为研究对象，主要的科学目标为通过点站观测，建立生态水文物理过程机理模型，探索不同尺度下生态过程与水文过程的相互关系，进行生态模型和水文模型的耦合，揭示黑河上游关键区生态-水文过程相互作用的机理。通过该项目的实施，可为内陆河流域科学观测-试验、数据-模拟研究平台提供基础数据和模拟方法。本项目自2011年1月份开始，目前已基本完成所涉及的野外观测内容，积累比较完整的数据资料，2013年扩展了观测项目，增加了涡动、多台自动气象站、土壤水分温度和树木径向生长和液流观测设备。对黑河上游典型小流域（天涝池流域）的降水过程、截留过程、蒸散发过程和植被格局对径流的影响等研究内容有了初步的结论。 2. 重要研究成果（1）构建天涝池流域太阳辐射在林冠层辐射传输模型，并进行了能量在冠层下的空间分布模拟，该研究成果为积雪冻土的空间分布的模拟奠定基础。（2）根据2011年和2014年布设在流域的雨量计观测的分析，得出降水与海拔的关系，观测结果表明，降水量在3300m和3700m存在拐点。（3）青海云杉林降水截留过程观测显示截留量与冠层的结构特征有密切的关系，其中叶面积指数的相关性最高；大量的统计数据得出林外降雨量4.0mm为林冠饱和前和饱和后的分界点；对所有降水事件的10分钟尺度降雨强度统计分析得到“干线”和“湿线”。“干线”主要是降雨开始时，不管10分钟降雨强度大与小，林冠层都100%的将降雨截持（i.e., I = P）；“湿线”即林冠截留能力达到饱和，林冠饱和后的蒸发即为此阶段的林冠截留量（i.e., I = E）。（4）草地蒸发散的结果显示，典型晴天草地蒸发散日变化呈现明显的单峰形式，在中午15:00时左右达到最高；典型晴天草地蒸发散与空气温度相关性最好，其次是气压，太阳辐射及土壤湿度等，选择了天涝池流域草地的最佳蒸散发模型。（5）利用机载雷达数据反演了高分辨率的植被类型和地形数据，同时反演植被结构参数（植被高度、植被指数、植被生物量）。为生态水文过程的空间化奠定了数据基础。（6）根据大量的采样数据（137个采样点），选取与土壤发育有密切关系的要素，利用CART模型预测土壤性质的空间分布。（7）采用了分布式水文模型SWAT在天涝池流域进行径流模拟。根据实际观测率定参数，模

成果综合统计