第一章 山地防护林水土保持、水文生态效益及其信息系统研究进展与评述 1
第一节 山区水土流失与山地防护林效益 1
一、山区水土流失及其危害 1
二、山地防护林效益 2
第二节 国内外防护林水土保持效益研究现状 3
第三节 国内外森林水文生态作用研究现状 5
一、集水区森林水文生态作用研究 6
（一）国外集水区森林水文生态作用研究 6
（二）国内集水区森林水文生态作用研究 9
二、过程分割森林水文生态作用研究 10
（一）林冠截留 10
（二）林地枯落物吸持水 11
（三）林地土壤水分入渗及贮水 11
（四）林地蒸发散 11
第四节 国内外森林水土保持、水文生态效益评价研究现状 12
一、评价方法 12
二、评价指标 15
（一）林冠层的水文生态效益 15
（二）枯枝落叶层的水文生态效益 15
（三）森林土壤层的水文生态效益 16
（四）森林的水源涵养效益 16
（五）森林的保土拦沙效益 18
（六）森林净化水质效益 19
第五节 山地防护林水土保持、水文生态效益信息系统的研究现状 19
第二章 研究区域概况与研究方法 23
第一节 三峡库区概况 23
一、三峡库区自然条件 23
二、植物资源特点及其评价 24
（一）植被类型与现状 25
（二）库区植被特点 26
（三）经济植物 27
三、土地资源特点利用现状及生产潜力 27
（一）土地资源特点 27
（二）土地资源利用现状 30
（三）土地资源利用存在的问题 32
四、水土流失严重、生态环境日趋恶化 34
五、社会经济条件 36
第二节 研究区域概况 38
一、研究流域社会经济条件概述 39
二、研究流域自然条件概况 40
（一）气象及水文 40
（二）地貌及地形 41
（三）地质及岩石 42
（四）土壤 43
（五）植被 43
（六）土壤侵蚀形式 44
（七）下岸溪小流域土壤侵蚀潜在危险性 45
三、土地利用现状及其分析 46
（一）土地利用现状 46
（二）土地利用现状初步分析 46
第三节 研究内容与研究途径 49
一、主要研究内容 49
（一）坡面土壤流失量及其时间分布研究 49
（二）坡面防护林水文生态效益研究 49
（三）山地防护林对流域径流与产沙的影响 49
（四）山地防护林水土流失和水文生态效益信息管理系统的研究 49
二、研究途径 50
第四节 坡面土壤流失研究方法 51
一、观测区类型 51
二、观测区布设 51
三、微型小区土壤流失观测 53
第五节 坡面防护林水文生态效益观测研究方法 54
一、径流场观测方法 54
二、人工降雨试验研究方法 56
（一）主要技术参数 57
（二）人工降雨器的率定 58
（三）人工降雨试验小区的布设 59
第六节 防护林对流域径流与产沙的影响观测 61
一、实验流域的布设 61
（一）实验流域和测流断面的选择 61
（二）平坦V形堰的设计 61
二、对比实验流域的布设 64
（一）对比实验流域的布置 64
（二）三角剖面堰的设计 66
（三）雨量、水面蒸发、水位、流量、泥沙观测和整编 67
第七节 山地防护林水土流失水文生态效益信息系统研究方法 73
一、实验流域防护林体系图形数据库、属性数据库的建立 74
二、建立实验流域防护林体系水文生态效益评价指标体系和模型 74
三、实验流域防护林体系水文生态效益评价预测 74
第三章 防护林水土保持、水文生态效益研究成果与分析 76
第一节 林冠截留降雨实验研究 76
一、林冠截留的统计分析 76
（一）透过降雨 76
（二）干流 77
（二）林冠截留 78
二、林冠截留的理论模型 81
三、林下透过降雨特性的分析 86
第二节 坡面降雨入渗的实验研究 88
一、土壤水分入渗动态分析 89
二、降雨入渗过程分析 90
（一）不同土地利用条件下入渗过程分析 90
（二）不同土地利用现状入渗过程分析 93
三、不同土地利用条件下降雨入渗量的差异 97
第三节 坡地径流的实验研究 100
一、单点产流分析 100
（一）单点产流过程分析 100
（二）各试验小区产流量 103
二、坡面产流分析 105
（一）坡面径流理论及模型的推导 105
（二）坡面径流模型的建立 112
三、壤中流分析 118
（一）壤中流的产生 118
（二）坡地壤中流特征的分析 121
（三）壤中流特征值分析 122
四、坡地径流观测分析 123
第四节 坡面侵蚀产沙的实验研究 127
一、泥沙起动流速与坡面相对平衡坡度分析 127
（一）泥沙起动流速 127
（二）坡面相对平衡坡度的研究 138
二、坡面土壤流失观测分析 154
（一）不同土地利用坡面土壤流失特性 154
（二）地面坡度对土壤流失量的影响 155
（三）林木覆盖度对土壤流失量的影响 161
（四）林下枯落物对土壤流失量的影响 164
（五）马尾松纯林与松栎混交林保土差异分析 166
（六）坡面土壤流失年内分布特征 167
三、坡面侵蚀产沙模型 175
（一）坡面侵蚀产沙模型 175
（二）参数的取值 177
（三）参数拟合 179
（四）参数预测 179
（五）参数分析 180
（六）模型检验 181
（七）模型应用 181
四、坡面侵蚀产沙的系统动力学分析 182
（一）土壤流失系统中正反馈回路和负反馈回路的行为分析 183
（二）土壤流失预测预报信息系统构成与建立 190
（三）坡面土壤侵蚀产沙的系统模拟 201
第五节 径流水质的实验研究 213
一、水质指标 213
二、水质动态变化 214
（一）林外雨、林内雨及坡面流的水质变化情况 214
（二）地表径流与壤中流的水质比较 216
（三）地表径流与小堰、大堰的水质比较 217
三、不同土地利用条件下径流水质比较 218
第六节 林草植被改良土壤作用分析 220
一、分析方法 220
二、土壤改良作用的量化分析 221
第七节 森林变化对流域径流、泥沙和水质的影响分析 225
一、森林减少对年径流深的影响 225
（一）大中流域森林减少对年径流深的影响 225
（二）实验小流域森林变化对年径流深的影响 228
二、森林变化对枯水期径流的影响 228
三、森林变化对洪水的影响 231
（一）森林变化对洪枯比的影响 231
（二）森林变化对洪峰流量的影响 232
四、森林变化对泥沙的影响 233
（一）森林减少对悬移质输沙量的影响 233
（二）森林变化对下岸溪含沙量、输沙量的影响 236
五、森林变化对水质的影响 236
第八节 流域水文模型的应用分析 238
一、三水源新安江模型的应用 238
（一）流域产流计算 238
（二）蒸散发计算 241
（三）流域汇流计算 242
（四）模型参数的调试和检验 243
（五）模拟结果 243
二、SCS模型的应用 243
（一）SCS模型的产流结构 245
（二）SCS模型的汇流结构 248
（三）SCS模型的应用分析 249
第四章 山地防护林水土保持、水文生态效益信息系统的建立与应用 252
第一节 研究内容与研究方法 252
一、研究内容 252
二、研究方法 252
（一）流域综合调查 252
（二）实验流域防护林体系图形数据库、属性数据库的建立 252
（三）建立实验流域防护林体系水文生态效益评价指标体系和模型库 253
（四）实验流域防护林体系水文生态效益评价预测 254
（五）全面组装各子系统，建立山地防护林水土保持水文生态信息系统 254
第二节 信息系统总体设计 254
一、系统的总体设计原则 254
（一）系统性 254
（二）实用性 254
（三）通用性 254
（四）可扩充性 255
二、系统的总体结构与功能设计 255
（一）系统的结构与功能 255
（二）系统的环境设计 255
第三节 属性数据库管理子系统 259
一、属性数据库管理子系统的结构与功能设计 259
（一）数据库结构操作 259
（二）数据输入 259
（三）数据库操作 260
（四）属性查询统计 260
（五）报表输出 260
二、实验流域资源数据库的建立 260
（一）属性数据库设计 260
（二）数据编码 263
第四节 图形数据库管理子系统 266
一、图形数据库管理子系统的结构与功能设计 266
二、二维地块（多边形）图形数据库的设计 268
（一）图形输入 268
（二）图形转换 269
（三）图形操作 269
（四）信息提取 269
（五）图形输出 269
三、三维数字地形模型的建立 270
（一）数字地形模型子系统的构成 270
（二）数字地形模型建立的程序及内容 270
第五节 模型库管理子系统 272
一、模型库管理子系统结构 272
二、基础模型 272
（一）多元统计模型 272
（二）系统工程模型 272
（三）数值计算模型 272
三、水土保持水文生态效益专业模型 273
（一）数理模型 274
（二）统计模型 276
第六节 山地防护林水土保持水文生态效益指标体系 280
一、指标体系设置的原则 282
二、山地防护林水土保持水文生态效益指标体系 283
（一）山地防护林体系水土保持水文生态效益描述指标体系 283
（二）山地防护林体系水土保持水文生态效益评价指标体系 290
（三）山地防护林体系水土保持水文生态效益决策支持指标体系 294
三、实验流域水土保持水文生态效益指标体系的建立 295
（一）实验流域描述指标体系的构成 295
（二）实验流域评价指标体系的建立 295
（三）实验流域决策支持指标体系 310
（四）实验流域防护林体系水土保持水文生态效益描述指标与评价指标的计算机实现 312
第七节 山地防护林水土保持水文生态效益信息系统的应用 312
一、实验流域现状信息查询实例 312
二、实验流域防护林水土保持水文生态效益数值的计算与评价 312
（一）植被截留量效益计算与评价 312
（二）枯落物持水效益的计算与评价 313
（三）地表径流效益的计算与评价 313
（四）防止土壤流失效益的计算与评价 314
（五）壤中流效益的计算与评价 318
（六）入渗效益的计算与评价 318
（七）水质效益的计算与评价 318
（八）实验流域综合效益的计算与评价 320
三、实验流域防护林体系水土保持水文生态效益的预测与分析 323
（一）不同降雨条件下的水文生态效益 323
（二）不同植被条件下的水文生态效益 324
参考文献 327
附表1各地类不同降雨条件下的综合评价指标 338
附表2不同降雨条件下各地类的综合评价预测指标 344
附表32000年下岸溪流域的水文生态效益预测指标 350
附表42010年下岸溪流域的水文生态效益预测指标 356