第1章 绪论 1
1.1 生态水文学产生背景 1
1.2 生态水文学内涵 2
1.2.1 生态水文学概念 2
1.2.2 生态水文学研究内容 3
1.3 生态水文学发展 5
1.4 生态水文模型 7
参考文献 9
第2章 生态水文原理与模拟方法 12
2.1 水循环与水量平衡 12
2.1.1 水循环过程 12
2.1.2 水量平衡原理 13
2.2 植物与水分 14
2.2.1 水分吸收 14
2.2.2 水分散失 15
2.2.3 水分传导 16
2.3 生态水文过程 17
2.3.1 生态水文物理过程 17
2.3.2 生态水文化学过程 19
2.3.3 生态水文生物效应 20
2.4 生态水文过程模拟 21
2.4.1 生态水文分析系统原理 21
2.4.2 生态水文分析系统结构 22
2.4.3 生态水文分析系统功能 27
参考文献 29
第3章 生态水文系统中水分能量转化计算 31
3.1 太阳辐射能量计算 31
3.1.1 太阳总辐射量估算 32
3.1.2 地表净辐射 34
3.2 植被截留计算 35
3.3 地表蒸散 36
3.3.1 Priestley-Taylor计算方法 36
3.3.2 FAO Penman-Monteith计算方法 37
3.3.3 能量余项法模型 39
3.4 土壤水分 39
3.4.1 土壤水分均衡模型 40
3.4.2 一维土壤水运动方程 42
3.5 土壤温度 44
3.6 积雪与融雪计算 45
参考文献 46
第4章 生态水文系统中营养物质循环计算 49
4.1 氮循环过程模拟 49
4.1.1 土壤中氮循环过程 50
4.1.2 大气沉降 50
4.1.3 反硝化过程 51
4.1.4 硝化和氨挥发过程 54
4.1.5 矿化和分解过程 55
4.2 磷循环过程模拟 56
4.2.1 土壤中磷循环过程 57
4.2.2 凋落物分解 58
4.2.3 有机磷池内部交换 59
4.2.4 有机磷池与无机磷池交换 60
4.2.5 无机磷池平衡 60
4.3 土壤盐基离子循环过程模拟 61
4.3.1 化学反应平衡方程 61
4.3.2 质量平衡 63
4.3.3 土壤水离子浓度 66
4.4 植被生长模型 67
4.4.1 植物NPP 67
4.4.2 生产力分配 70
4.4.3 植物凋落物 71
4.4.4 植被营养元素吸收 72
4.5 土壤侵蚀计算 73
参考文献 75
第5章 流域生态水文过程模拟 78
5.1 遥感-三水源新安江产汇流模型 78
5.1.1 模型原理 78
5.1.2 产流计算 80
5.1.3 汇流计算 83
5.2 RS-DTVGM产汇流模型 85
5.2.1 DTVGM原理 85
5.2.2 DTVGM模型遥感驱动 88
5.2.3 RS-DTVGM模型结构 89
5.2.4 蒸散发计算 90
5.2.5 产流计算 92
5.2.6 汇流计算 94
5.2.7 模型参数获取 96
5.3 大尺度非点源污染模型 98
5.3.1 模型原理 98
5.3.2 模型优点及局限性分析 101
5.3.3 大尺度非点源污染模型修正 102
5.3.4 溶解态农村居民点、畜禽养殖计算 104
5.3.5 植被生长养分吸收计算 104
5.3.6 氮迁移计算 105
5.3.7 磷迁移计算 108
5.4 岸边带非点源污染控制模型 110
5.4.1 模型原理 111
5.4.2 岸边带对氮的控制效应 112
5.4.3 岸边带对磷的控制效应 113
5.5 土壤酸化空间信息模型 114
5.5.1 模型原理 114
5.5.2 模型实施 115
5.6 森林植被营养元素循环空间信息模型 116
5.6.1 模型原理 118
5.6.2 模型实施 120
5.7 植被生态需水与农田耗水模型 122
5.7.1 植被生态需水与农田耗水计算原理 122
5.7.2 植被生态需水与农田耗水模型结构 124
5.8 森林生态效应评价模型 124
5.8.1 水土保持效益 125
5.8.2 森林保肥效益 126
5.8.3 森林固碳效益 126
5.8.4 森林涵养水源效益 127
参考文献 128
第6章 生态水文模型参数实验与遥感反演 134
6.1 野外生态调查及实验 134
6.1.1 生态调查与样品采集 134
6.1.2 实验分析与测定 140
6.2 野外降水模拟实验 145
6.2.1 模拟降雨装置 145
6.2.2 模拟降雨用途 147
6.2.3 实验步骤 147
6.3 野外生态定位监测 149
6.3.1 生态环境要素定位监测 149
6.3.2 蒸散发定位监测 150
6.4 土壤呼吸和植物光合作用野外监测 151
6.4.1 光合作用测量系统仪器组成 151
6.4.2 土壤呼吸野外监测 152
6.4.3 植物光合作用野外监测 153
6.5 下垫面生态水文参数遥感计算 153
6.5.1 遥感数据预处理 153
6.5.2 植被指数 154
6.5.3 植被覆盖度 156
6.5.4 叶面积指数 157
6.5.5 根系深度 158
6.5.6 地表反照率 158
6.5.7 地表温度 159
6.5.8 条件温度植被指数 160
6.5.9 水分吸收深度指数 161
6.6 降水量遥感反演 162
6.6.1 遥感降水产品及算法 163
6.6.2 遥感降水产品应用现状及评价指标 164
6.6.3 高纬度地区TRMM 3B42精度评价 165
6.6.4 FY-2降水估计产品精度评价 168
6.7 大气温度遥感估算 174
6.7.1 地面温度遥感数据 174
6.7.2 简单统计法 175
6.7.3 高级统计法 180
6.7.4 简单与高级统计综合法 184
参考文献 193
第7章 贵州地区水分循环和植被NPP计算 195
7.1 贵州省概况 195
7.2 贵州生态水文数据获取及处理 196
7.2.1 气象数据获取及处理 196
7.2.2 遥感数据获取及处理 197
7.2.3 地面观测数据处理与分析 197
7.3 贵州辐射量时空变化 201
7.3.1 辐射量空间分布特征 201
7.3.2 辐射量与日照参数相关关系 204
7.3.3 光合有效辐射时空变化特征 204
7.4 贵州蒸散量时空变化 206
7.4.1 蒸散发时空分布格局 206
7.4.2 蒸散发与气候因子相关关系 207
7.5 贵州土壤水分时空变化 210
7.5.1 土壤水分模型初始设置 211
7.5.2 土壤水分估算 211
7.5.3 典型区不同植被类型下土壤水分时空分布格局 213
7.6 贵州陆地植被NPP 214
7.6.1 植被NPP模型的验证 214
7.6.2 全省植被NPP的时空变化特征 216
7.6.3 贵州典型区不同植被类型植被NPP差异分析 219
7.6.4 植被NPP对未来气候变化的响应 222
参考文献 227
第8章 喀斯特森林酸沉降响应模拟 228
8.1 喀斯特森林实验区概况 228
8.2 典型实验区森林数据获取和处理 230
8.2.1 监测实验结果分析 230
8.2.2 遥感数据获取和处理 238
8.3 土壤营养元素循环过程定量模拟 239
8.3.1 土壤水运动特征分析 239
8.3.2 土壤酸化模型运行结果及分析 242
8.3.3 土壤对酸沉降响应分析 260
8.4 植物营养元素生物循环过程定量模拟 264
8.4.1 植被NPP特征分析 264
8.4.2 植被NPP分配分析 269
8.4.3 植被凋落的模拟及分析 273
8.4.4 植被吸收的模拟及分析 276
8.4.5 森林植被群落生物循环特征分析 282
8.4.6 植被NPP与环境因子的相关关系 283
8.4.7 植被NPP对酸沉降的变化响应 286
8.5 森林生态效益定量模拟及评价 291
8.5.1 森林防止土壤侵蚀效益分析 291
8.5.2 森林保肥效益分析 294
8.5.3 森林固碳效益分析 297
8.5.4 森林涵养水源效益分析 299
8.5.5 森林生态效益核算 301
8.5.6 酸沉降对森林生态影响评价 303
参考文献 306
第9章 特克斯河流域遥感驱动水文模拟 308
9.1 特克斯河流域概况 308
9.2 流域水文信息空间数据库构建 310
9.2.1 数据源选择 310
9.2.2 数字地形与河网 311
9.2.3 土地覆被类型 314
9.2.4 积雪覆盖 315
9.2.5 叶面积指数 317
9.2.6 植被盖度与根系深度 318
9.2.7 土壤水分参数 320
9.3 RS-DTVGM模型参数 320
9.3.1 融雪模型参数 320
9.3.2 蒸散发模型参数 321
9.3.3 产流模型参数 322
9.3.4 汇流模型参数 322
9.3.5 模型参数率定及设置 323
9.4 流域水文过程数值模拟 324
9.4.1 精度评价指标 324
9.4.2 模拟结果及分析 325
参考文献 325
第10章 海南松涛水库流域面源污染计算 327
10.1 海南松涛水库概况 327
10.2 模型参数及获取 328
10.3 模型数据库构建与模型验证 331
10.3.1 基于DEM的参数分析 332
10.3.2 基于遥感的参数获取 333
10.3.3 参数的模型计算 337
10.3.4 模型参数校准与验证 339
10.4 非点源污染模拟与情景分析 343
10.4.1 非点源污染负荷估算与分析 343
10.4.2 情景分析 348
10.4.3 非点源污染防治对策与建议 351
参考文献 355
第11章 官厅水库库滨带非点源污染控制 356
11.1 官厅水库概况 356
11.2 模拟实验研究及结果分析 357
11.2.1 土壤潜在反硝化速率的测定和模拟 358
11.2.2 盆栽小试模拟实验 360
11.2.3 小区中试模拟实验 368
11.3 水源地岸边带流域空间信息的遥感解析 378
11.3.1 遥感数据 378
11.3.2 岸边带空间信息的定性遥感解译 379
11.3.3 岸边带空间信息参数的定量反演 382
11.4 流域尺度模拟和验证 386
11.4.1 流域尺度模拟结果与分析 386
11.4.2 流域尺度的验证 402
11.5 水源地岸边带非点源污染控制效应分析 409
11.5.1 官厅水库库滨带去污量的估算 410
11.5.2 官厅水库库滨带土地利用结构的环境效应分析 413
参考文献 418