第1章 绪论 1
1.1 研究目的与意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 绿水水文过程研究进展 2
1.2.2 绿水资源量及分布研究进展 5
1.2.3 气候变化对水文过程的影响 6
1.2.4 土地利用变化对水文过程的影响 8
1.3 流域绿水研究的关键科学问题 9
1.4 南小河沟流域已开展的研究工作 12
参考文献 12
第2章 研究区概况及研究方法 16
2.1 研究区概况 16
2.1.1 地理位置 16
2.1.2 地形地貌 18
2.1.3 气候特征 18
2.1.4 地质土壤 18
2.1.5 植被类型 19
2.2 资料收集与处理 20
2.2.1 水文资料 20
2.2.2 气象资料 22
2.3 研究方法 22
2.3.1 绿水资源量的计算方法 22
2.3.2 绿水对土地利用与气候变化响应的研究方法 26
2.3.3 绿水变化规律的研究方法 27
参考文献 29
第3章 绿水的水文过程分析 30
3.1 流域降雨特性分析 30
3.1.1 降雨年内变化分析 30
3.1.2 降雨量年际变化规律 32
3.1.3 年降雨量变化趋势及突变分析 33
3.1.4 降雨年型划分 34
3.2 流域入渗特征分析 35
3.2.1 经验模型模拟及参数率定 35
3.2.2 BP神经网络模型模拟 41
3.3 参考作物蒸散变化趋势分析及过程模拟 47
3.3.1 参考作物蒸散量变化趋势分析 48
3.3.2 影响参考作物蒸散量的因素分析 51
3.3.3 参考作物蒸散过程模拟及模型修正 52
3.4 本章小结 56
参考文献 57
第4章 绿水资源量的分析与计算 58
4.1 试验设计 58
4.1.1 样地选取 58
4.1.2 降雨量及气象要素的测定 59
4.1.3 植被截留量的测定 60
4.1.4 土壤蒸发量的测定 60
4.1.5 土壤含水率的测定 60
4.1.6 土壤容重的测定 60
4.1.7 土壤水分常数的测定 61
4.1.8 植被长势参数的测定 62
4.2 植被截留特征分析与计算 63
4.2.1 植被截留特征分析 63
4.2.2 植被截留量拟合计算 64
4.3 土壤蒸发特征分析与计算 68
4.3.1 土壤蒸发特征分析 68
4.3.2 土壤蒸发对表层土壤水分的影响 72
4.3.3 不同植被覆盖土壤蒸发强度对比 76
4.4 土壤蒸发的拟合计算 77
4.4.1 土壤表层含水率与土壤蒸发强度相关性分析 78
4.4.2 土壤蒸发拟合计算 81
4.5 绿水总量的分析与计算 83
4.5.1 绿水总量计算 83
4.5.2 绿水消耗量计算 85
4.6 绿水资源量与植被生长关系分析 92
4.7 本章小结 94
参考文献 95
第5章 绿水水分运动数值模拟 97
5.1 土壤水分运动基本方程 97
5.1.1 土壤水分运移方程的离散化 98
5.1.2 初始条件和边界条件 100
5.1.3 时间步长 100
5.1.4 模型参数及其确定 101
5.1.5 根系吸水项 105
5.2 模型的应用 107
5.2.1 土壤特性参数的选择 107
5.2.2 不同土地利用下土壤水资源量的模拟 108
5.2.3 典型林地土壤含水率的模拟 113
5.3 本章小结 118
参考文献 119
第6章 南小河沟流域绿水的变化规律研究 120
6.1 绿水资源量计算 120
6.1.1 水量平衡法 120
6.1.2 微气象学法 123
6.1.3 模型的对比与选取 126
6.2 绿水随时间的变化规律 127
6.2.1 绿水的年际变化 127
6.2.2 绿水的年内变化 128
6.3 绿水的变化趋势分析 128
6.4 绿水系数变化及其生态环境意义 130
6.4.1 绿水系数的时间变化趋势 130
6.4.2 绿水系数与其影响因素的关系 131
6.4.3 绿水系数与流域侵蚀产沙的关系 131
6.4.4 绿水系数的增大在农业生产上的意义 133
6.4.5 绿水系数对生态环境的指示意义 133
6.4.6 关于绿水系数应用意义的讨论 135
6.5 本章小结 135
参考文献 136
第7章 绿水对土地利用变化的响应 137
7.1 土地利用变化 137
7.1.1 土地利用概况 139
7.1.2 土地利用面积的变化 140
7.1.3 土地利用类型的变化速率 141
7.1.4 土地利用变化对水文过程的影响 142
7.2 不同土地利用及地貌类型的绿水变化分析 144
7.2.1 土地利用方式 144
7.2.2 地貌类型 145
7.2.3 土壤储水量的季节变化 147
7.3 土壤储水量的垂直变化 149
7.3.1 不同植被类型土壤储水量的垂直变化 149
7.3.2 不同树龄植被土壤储水量的垂直变化 151
7.3.3 不同地貌土壤储水量的垂直变化 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绿水评估 156
7.4.1 不同土地利用情景的构建 156
7.4.2 不同土地利用情景下绿水模拟 156
7.5 不同土地利用类型对绿水变化的贡献 157
7.5.1 地形对土壤水分的影响 160
7.5.2 整地方式对土壤水分的影响 166
7.5.3 集水面的化学处理对土壤水分的影响 167
7.5.4 不同土地利用的土壤水分效应分析 170
7.6 本章小结 173
参考文献 174
第8章 绿水对气候变化的响应 175
8.1 黄土高原沟壑区气候变化分析 175
8.1.1 研究方法 176
8.1.2 降雨周期分析 178
8.1.3 温度变化规律 181
8.2 绿水与气候变化的关系 183
8.2.1 绿水与降雨的关系 183
8.2.2 绿水与气温的关系 191
8.2.3 降雨、气温和绿水的关系 192
8.3 本章小结 192
参考文献 193
第9章 土地利用和气候变化对绿水影响的定量评价 194
9.1 土地利用和气候变化对水文的综合影响及区分 195
9.2 土地利用和气候变化对绿水影响的研究方法 197
9.2.1 情景分析法 197
9.2.2 分离评判法 198
9.3 土地利用和气候变化对绿水变化的贡献 199
9.4 本章小结 200
参考文献 200
第10章 流域绿水的未来变化预测 202
10.1 基于马尔可夫链的绿水预测 202
10.1.1 马尔可夫链法的基本原理 202
10.1.2 马尔可夫链的应用 204
10.2 基于不同土地利用情景的绿水预测 205
10.3 基于不同气候情景的绿水预测 207
10.3.1 多元回归法 207
10.3.2 BP神经网络方法 208
10.3.3 多元回归法和BP神经网络方法预测结果的比较 211
10.3.4 未来气候变化条件下的绿水预测 211
10.4 本章小结 213
参考文献 213