泾河流域的降水径流影响及其空间尺度效应

研究降水的径流影响对干旱半干旱地区水资源管理具有重要指导意义,但目前对其空间尺度效应定量研究还不深入,限制了研究结果的跨尺度应用。以黄土高原泾河流域为例,利用13个子流域的多年降水和径流数据,定量评价了降水的径流影响随流域面积增大的尺度效应。研究表明:泾河流域降水和径流空间差异很大,13个子流域年降水量变化在311~563mm,年径流深变化在14.17~128.05 mm。在各子流域内,年径流深随年降水量呈显著线性增加(P<0.05);在子流域间,年径流深随年降水量呈显著的指数型增加(P<0.05)。降水能解释45%左右的径流变化。各子流域降水-径流线性关系参数(回归系数、截距)和径流系数的变异系数随流域面积增大呈非线性减少,证实了降水-径流影响存在空间尺度效应。其中,回归系数、截距常数项绝对值的变化符合对数函数,径流系数变异系数的变化符合幂函数,说明随空间尺度增大,流域降水形成径流的能力在减弱,但维持较稳定的降水-径流关系的能力在增强。基于降水径流关系及尺度效应量化分析,提出了考虑年降水量和流域面积的跨尺度年径流深计算关系:y=a·x_1·lgx_2+b·x_1+c·lgx_2+d,其中y为年径流深(mm),x_1为年降水量(mm),x_2为流域控制面积(km^2),a、b、c、d为拟合参数。利用13个子流域年均降水、径流数据和历年的降水、径流数据及流域面积分别对上式进行拟合,检验均达极显著水平(P<0.01),决定系数r^2(0.788,0.510)均大于仅考虑降水影响的降水-径流指数关系(0.469,0.443),证明考虑尺度效应的降水-径流关系优于单纯的降水-径流关系。未来还需考虑土地利用方式、流域地形等因素的影响,以更深入地认识和应用降水-径流影响的空间尺度效应,指导干旱半干旱地区的水土资源管理。

油松、刺槐单木与林分水平耗水量的尺度转换

该文在单木液流测定的基础上 ,采用边材面积作为纯量 ,对京北山区水源保护林的主要树种油松、刺槐林进行由单木到林分耗水的推算 .结果发现 ,两树种边材面积与胸径之间均存在较高的相关性 ,两者之间的关系可以用幂模型得到很好的拟合 .通过实测标准地的胸径分布 ,可以推算出林地边材面积的分布 .利用热脉冲技术测定单木液流通量 。

油松、刺槐林潜在耗水量的预测及其与造林密度的关系

在大面积林分调查的基础上 ,构建边材生长模型和分布模型 ,并通过潜在液流通量Qp 预测模型完成了林分水平耗水在时间上的尺度放大 ,即预测林分的潜在耗水量Ep.结果表明 ,现存油松林地 (2 1年生 )潜在耗水能力Ep 大于刺槐林地 (9年生 ) ,10a后 (油松 31年生 ,刺槐 19年生 )二者接近 .若按相近龄级比较 (刺槐 19年生 ,油松 2 1年生 ) ,刺槐林地耗水能力大于油松林 .对不同造林密度的油松、刺槐林中短期耗水预测表明 ,在试验区的水文条件下 ,如果造林密度高于 15 0 0株 hm2 ,油松林一般都会在 2 0～ 30a内遭受水分胁迫问题而延缓生长 ,刺槐林则在 10～ 2 0a之内受到林地供水不足的胁迫 ;密度越高 ,水分供给不足问题出现越早 .通过实验分析 ,提出了 75 0株 hm2