陆域生态水文耦合的研究进展.pdfVIP

陆域生态水文耦合研究进展· 杨舒媛严登华李扬俞煊 (中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100044，ysyinal31@163．tom) 摘要：本文在明确陆域生态水文学概念及其发展过程的基础上，重点阐述陆域生态水文耦合模拟研究的关键性问题。目 前，生态水文的耦合方式主要有松散式耦合和紧密式耦合两种；并且现状研究多集中于对局部典型区域的生态水文过程 等方面的探索：生态水文学研究内容和范围繁杂，尚没有一套完整的理论体系；尺度转化是解决生态水文耦合的关键； 基于水文和生态系统的相互关系、水文过程与生命过程耦合等方面的陆域生态水文学的机理探索是解决紧密耦合的基础； 实现有明确物理机制和生态水文学意义的陆域生态水文的紧密耦合是生态水文耦合研究的终极目标。未来陆域生态水文 耦合研究的发展趋势是多级尺度嵌套的耦合模型开发：长期定位模拟试验研究；对绿水资源的深入探索：以及建立全球 生态长期观测研究网络等。 关键词：陆域生态水文学；陆域生态水文耦合；关键问题；发展趋势 生态水文学是生态系统研究和水文科学研究的交叉领域，它涉及到各种尺度、各类地貌类型、各种 形态生态系统以及与此相关的方方面面的研究内容。联合国教科文组织(UNESC0)关于生态水文学(Eco 段的策略任务。策略中提出：该计划能科学地理解和阐述水文、社会和生态系统之间的动力关系；考虑 这些要素之问相互作用机理，并试图寻求平衡人类和环境对于水资源需求的新方法。计划的目标是增强 社会、生态和水文的集成研究；并且使结果有效的满足政策和实践需求。 生态水文学分成两个重要的研究领域一水生生态系统和陆生生态系统。其中水生生态系统研究水文 过程、生态过程和生物功能之间的关系；陆生生态系统研究发生在土壤和冠层与水循环相关的生态过程， 强调蒸散发和热力学的能量平衡。陆域生态水文学关注水平和垂直通量、时空分布及其影响因素和机理， 重点关注是土壤层与冠层间的通量问题，其中降水及其产流的研究尤为重要。近些年来，生态水文学家 越来越重视陆域生态系统的生态水文过程研究，特别是干湿交错带的生态水文机理研究，因为陆域生态 系统直接影响着陆面过程的产汇流，是生态水文过程的重要发生地，是生态水文过程研究的重要突破口 和模型耦合的关键切入点。其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理，探索各种植被 的生态水文作用过程。生态水文过程和生态水文模型是生态水文学重点研究的内容。近年来，生态与水 文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展趋势，与此同时，生态水文的耦合研究 还存在急需解决和具有广阔前景的重要科学问题：生态水文模型耦合的方法和技术研究：不同时空尺度 生态水文过程的耦合；典型区域的生态水文过程耦合研究：生态水文过程机理的深入探讨；以及生态水 文耦合的关键点的深入挖掘等等。其中，陆域生态水文过程的机理研究是实现水文过程和生态过程紧密 耦合的关键；以陆域生态水文过程研究为重要主线，在明晰生态水文各个环节的基础上，通过物理机制 的数学描述，最终实现生态水文模型的“无缝”耦合。 本文将陆域生态水文学研究发展过程及研究问题的本质入手，通过陆域生态水文耦合模拟研究的关 键性问题的探讨，提出未来陆域生态水文耦合研究的新趋势和发展方向。以期解决陆域生态水文过程的 真正耦合。 ‘基金项目：国家科技支撑计划重大项目课题“西线工程对调水区生态环境影响评估及综合调控技术”(2006BAB04A08)、 科技部科研院所社会公益研究专项“南水北调西线工程水源区水资源评估技术研究”(2005DIB3J057) 138 1．陆域生态水文学及其发展过程 生态水文学即是生态学与水文学领域交叉研究的产物，简言之就是研究生态和水的关系。生态水文 学所涉及的研究内容主要是：生态水文格局和生态水文过程研究。生态水文格局指生态格局和水文要素 之间的依赖关系研究。涉及到水文要素对生态格局的影响，和生态格局对水文要素的影响。生态水文过 程研究是从复杂的生态水文结构到生态水文功能的机理性探讨，关键任务是研究水文过程和生物动态之 间的功能关系，目的是增加对陆面生态水文过程和功能的充分理解，并更好地评价和利用其预测生态水 文过程变化可能带来的后果，为良性生态水文的维持和生态水文恢复提供理论依据【ll。 20世纪九十年代以前，人类对于生态水文学的初步理解受时间、空间的限制。研究范围也仅局限于 人类非常关注的局部地区，比如：河道、水库、地下水等