赣西北小流域森林植被变化对径流影响的定量研究

forest vegetation is a very important factor affecting runoff generation. At present, quantitative results of impacts of forest vegetation changes on runoff are rare in small watershed.Therefore,the contribution rate that forest vegetation decreases flood disaster is unknown because of lack of scientific quantitative basis.How to scientifically quantify the impacts of forest vegetation on runoff generation is not only a scientific question in the field of climate change,but also a practical question focused on by watershed managers. The study has focused on the small watershed located in the northwest of Jiangxi Province.The data of rainstorm and its runoff will be collected during 1980s and 2010s.Meanwhile,the image of remote sensing and the dynamics of landscape pattern,vertical structure and quality of forest vegetation will be collected and investigated.Based on modular modelling system,distributed hydrological model will be constructed on the basis of physical processing.By hydrological simulation,the quantative studies of the impacts of forest vegetation changes on runoff will be carried out in case of discrete rainstorm and continuous rainstorm.The study will provide important progress in forest hydrological science and contribute to the understanding of mechanisms and degree of forest impacts on stormflow and help to properly evaluate hydrological benefits of current programs such as natural forest protection and conversion of cropland to forests.

森林植被是径流形成的重要影响因子，而森林植被变化对小流域径流影响的定量研究成果较少，导致对森林植被削洪减灾的作用大小和影响程度缺乏科学的量化依据。如何科学地量化森林植被变化对径流影响的贡献率，不仅是气候变化影响研究领域中的科学问题，而且也是目前流域管理者所关注和面临的难题。 本项目以赣西北小流域为研究对象，通过20世纪80年代和2010~2018年两个时段的暴雨特征值及其对应的径流特征值资料、遥感影像及森林植被的景观格局、垂直结构和质量动态变化资料，采用基于模块化模型系统的具有物理过程基础的流域分布式水文模型，通过计算机水文模拟，定量研究在离散暴雨和连续暴雨条件下森林植被变化对小流域径流影响的贡献率大小。为从更深层次上认识森林植被削减径流的机理和程度，为天然林保护、退耕还林（草）等工程的水文效益评价奠定科学基础。

该项目以赣西北小流域为研究对象，通过经验统计分析法和水文模型模拟法，定量区分了降水变化和植被恢复对小流域径流变化的贡献率。通过经验统计分析法和累积量斜率变化率比较法相结合，定量评价了降水变化、蒸发散和植被恢复对小流域径流和基流的贡献率。并探讨了小流域植被恢复的水文效应对年降水量的依赖性。结果显示，相对于基准期（1983~2003年），春、夏、秋、冬季及年尺度上变化期（2004~2014年）的平均径流深分别减少100.2 mm、105.8 mm、25.2 mm、23.4 mm和243.0 mm，经验统计分析法的研究结果表明，降水变化和植被恢复对小流域径流减少的贡献率分别为58.9%、41.1%，71.6%、28.4%，65.5%、34.5%，35.0%、65.0%及57.1%、42.9%；水文模型模拟法的研究结果，春、夏季及年尺度上变化期（2004~2014年）的降水变化和植被恢复对小流域径流减少的贡献率分别为61.0%、39.0%，81.6%、18.4%及70.0%、30.0%；经验统计分析法和累积量斜率变化率比较法相结合的研究结果显示，春、夏、秋、冬季及年尺度上变化期（2004~2014年）降水变化、蒸发散和植被恢复对小流域径流减少的贡献率分别为42.1%、28.5%、29.4%，45.0%、37.1%、17.9%，30.1%、29.4%、40.5%，16.7%、35.1%、48.2%及35.0%、38.7%、26.3%。对小流域基流减少的贡献率分别为33.1%、41.9%、25.0%，39.3%、51.9%、8.8%，40.2%、38.2%、21.6%，24.3%、39.4%、36.3%及24.4%、47.9%、27.7%；通过计算还得出，年尺度上小流域植被恢复的水文效应对降水量响应的临界值为1181 mm。当年降水量小于1181 mm时，植被恢复增加年径流深；当年降水量大于1181 mm时，植被恢复减小年径流深。.植被恢复对小流域径流和基流减少的贡献率的定量研究成果，为从更深层次上认识森林植被削减径流的机理和程度，为鄱阳湖流域乃至我国亚热带地区的森林植被恢复与重建、森林生态系统服务功能评价提供科学依据。年尺度上小流域植被恢复水文效应对降水量响应的临界值的存在，将有助于解释不同流域植被恢复对径流影响贡献率的差异性，有助于找到森林对径流影响存在争论与分歧的原因。