本書選取黃土高原溝壑區典型小流域南小河溝流域為研究對象，通過野外試驗和室內模擬相結合的方法，分析天然和人工降雨條件下不同地貌及植被類型的綠水循環過程及其分布特征，建立野外降雨條件下綠水循環轉化過程模型，評估不同地貌及植被類型的綠水資源量。同時，結合歷史實測資料，分析南小河溝流域綠水變化規律及綠水對土地利用、氣候變化的響應，并對未來流域內綠水的變化趨勢進行預測。在此基礎之上，進一步探討變化條件下綠水對土地利用和氣候變化的響應關系，并初步探索了基于水資源承載力的植被合理恢復與管理模式。
目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究目的與意義 1
1.2 國內外研究現狀 2
1.2.1 綠水水文過程研究進展 2
1.2.2 綠水資源量及分布研究進展 5
1.2.3 氣候變化對水文過程的影響 6
1.2.4 土地利用變化對水文過程的影響 8
1.3 流域綠水研究的關鍵科學問題 9
1.4 南小河溝流域已開展的研究工作 12
參考文獻 12
第2章 研究區概況及研究方法 16
2.1 研究區概況 16
2.1.1 地理位置 16
2.1.2 地形地貌 18
2.1.3 氣候特征 18
2.1.4 地質土壤 18
2.1.5 植被類型 19
2.2 資料收集與處理 20
2.2.1 水文資料 20
2.2.2 氣象資料 22
2.3 研究方法 22
2.3.1 綠水資源量的計算方法 22
2.3.2 綠水對土地利用與氣候變化響應的研究方法 26
2.3.3 綠水變化規律的研究方法 27
參考文獻 29
第3章 綠水的水文過程分析 30
3.1 流域降雨特性分析 30
3.1.1 降雨年內變化分析 30
3.1.2 降雨量年際變化規律 32
3.1.3 年降雨量變化趨勢及突變分析 33
3.1.4 降雨年型劃分 34
3.2 流域入滲特征分析 35
3.2.1 經驗模型模擬及參數率定 35
3.2.2 BP神經網絡模型模擬 41
3.3 參考作物蒸散變化趨勢分析及過程模擬 47
3.3.1 參考作物蒸散量變化趨勢分析 48
3.3.2 影響參考作物蒸散量的因素分析 51
3.3.3 參考作物蒸散過程模擬及模型修正 52
3.4 本章小結 56
參考文獻 57
第4章 綠水資源量的分析與計算 58
4.1 試驗設計 58
4.1.1 樣地選取 58
4.1.2 降雨量及氣象要素的測定 59
4.1.3 植被截留量的測定 60
4.1.4 土壤蒸發量的測定 60
4.1.5 土壤含水率的測定 60
4.1.6 土壤容重的測定 60
4.1.7 土壤水分常數的測定 61
4.1.8 植被長勢參數的測定 62
4.2 植被截留特征分析與計算 63
4.2.1 植被截留特征分析 63
4.2.2 植被截留量擬合計算 64
4.3 土壤蒸發特征分析與計算 68
4.3.1 土壤蒸發特征分析 68
4.3.2 土壤蒸發對表層土壤水分的影響 72
4.3.3 不同植被覆蓋土壤蒸發強度對比 76
4.4 土壤蒸發的擬合計算 77
4.4.1 土壤表層含水率與土壤蒸發強度相關性分析 78
4.4.2 土壤蒸發擬合計算 81
4.5 綠水總量的分析與計算 83
4.5.1 綠水總量計算 83
4.5.2 綠水消耗量計算 85
4.6 綠水資源量與植被生長關系分析 92
4.7 本章小結 94
參考文獻 95
第5章 綠水水分運動數值模擬 97
5.1 土壤水分運動基本方程 97
5.1.1 土壤水分運移方程的離散化 98
5.1.2 初始條件和邊界條件 100
5.1.3 時間步長 100
5.1.4 模型參數及其確定 101
5.1.5 根系吸水項 105
5.2 模型的應用 107
5.2.1 土壤特性參數的選擇 107
5.2.2 不同土地利用下土壤水資源量的模擬 108
5.2.3 典型林地土壤含水率的模擬 113
5.3 本章小結 118
參考文獻 119
第6章 南小河溝流域綠水的變化規律研究 120
6.1 綠水資源量計算 120
6.1.1 水量平衡法 120
6.1.2 微氣象學法 123
6.1.3 模型的對比與選取 126
6.2 綠水隨時間的變化規律 127
6.2.1 綠水的年際變化 127
6.2.2 綠水的年內變化 128
6.3 綠水的變化趨勢分析 128
6.4 綠水系數變化及其生態環境意義 130
6.4.1 綠水系數的時間變化趨勢 130
6.4.2 綠水系數與其影響因素的關系 131
6.4.3 綠水系數與流域侵蝕產沙的關系 131
6.4.4 綠水系數的增大在農業生產上的意義 133
6.4.5 綠水系數對生態環境的指示意義 133
6.4.6 關于綠水系數應用意義的討論 135
6.5 本章小結 135
參考文獻 136
第7章 綠水對土地利用變化的響應 137
7.1 土地利用變化 137
7.1.1 土地利用概況 139
7.1.2 土地利用面積的變化 140
7.1.3 土地利用類型的變化速率 141
7.1.4 土地利用變化對水文過程的影響 142
7.2 不同土地利用及地貌類型的綠水變化分析 144
7.2.1 土地利用方式 144
7.2.2 地貌類型 145
7.2.3 土壤儲水量的季節變化 147
7.3 土壤儲水量的垂直變化 149
7.3.1 不同植被類型土壤儲水量的垂直變化 149
7.3.2 不同樹齡植被土壤儲水量的垂直變化 151
7.3.3 不同地貌土壤儲水量的垂直變化 153
7.3.4 土壤水分有效性分析 154
7.4 不同土地利用情景下的綠水評估 156
7.4.1 不同土地利用情景的構建 156
7.4.2 不同土地利用情景下綠水模擬 156
7.5 不同土地利用類型對綠水變化的貢獻 157
7.5.1 地形對土壤水分的影響 160
7.5.2 整地方式對土壤水分的影響 166
7.5.3 集水面的化學處理對土壤水分的影響 167
7.5.4 不同土地利用的土壤水分效應分析 170
7.6 本章小結 173
參考文獻 174
第8章 綠水對氣候變化的響應 175
8.1 黃土高原溝壑區氣候變化分析 175
8.1.1 研究方法 176
8.1.2 降雨周期分析 178
8.1.3 溫度變化規律 181
8.2 綠水與氣候變化的關系 183
8.2.1 綠水與降雨的關系 183
8.2.2 綠水與氣溫的關系 191
8.2.3 降雨?氣溫和綠水的關系 192
8.3 本章小結 192
參考文獻 193
第9章 土地利用和氣候變化對綠水影響的定量評價 194
9.1 土地利用和氣候變化對水文的綜合影響及區分 195
9.2 土地利用和氣候變化對綠水影響的研究方法 197
9.2.1 情景分析法 197
9.2.2 分離評判法 198
9.3 土地利用和氣候變化對綠水變化的貢獻 199
9.4 本章小結 200
參考文獻 200
第10章 流域綠水的未來變化預測 202
10.1 基于馬爾可夫鏈的綠水預測 202
10.1.1 馬爾可夫鏈法的基本原理 202
10.1.2 馬爾可夫鏈的應用 204
10.2 基于不同土地利用情景的綠水預測 205
10.3 基于不同氣候情景的綠水預測 207
10.3.1 多元回歸法 207
10.3.2 BP神經網絡方法 208
10.3.3 多元回歸法和 BP神經網絡方法預測結果的比較 211
10.3.4未來氣候變化條件下的綠水預測 211
10.4 本章小結 213
參考文獻 213
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