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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NPP67

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NPP214

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