考虑植被生理生态特征变化的生态水文过程模拟.pdfVIP

第2I卷6期 应用基础与工程科学学报 V01．21，No．6 December2013 2013年12月 BASICSCIENCEANDENGINEERING JOURNALOF 文献标识码：A 文章编号：1005-0930(201．3)06．1027-010中图分类号：TVII；P339 doi：10．3969／j．issn．1005-0930．2013．06．003 考虑植被生理生态特征变化的 生态水文过程模拟 魏玲娜1，一， 陈 喜2， 张志才2， 程勤波2， 黄远洋2 (1．南京信息工程大学水文气象学院，江苏南京210044；2．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验 室，江苏南京210098) 摘要：基于分布式水文-土壤-植被模型(DHSVM)，考虑气候干湿条件下植被水 分胁迫作用及水分利用适应性，提出了植物最小气孔阻力L面。随降雨量变化的 蒸散发计算模式．根据枯期退水特征分析，提出了反映径流退水特征的两段式土 壤渗透性衰减系数，实现了对DHSVM的改进．根据东江红壤丘陵区植被分布特 征，选取星丰流域，采用现场观测、室内分析，结合遥感反演技术，确定研究区植 被及土壤特征参数．利用2003--2008年实测气象、水文资料进行参数率定和模 型验证．采用扰动分析方法分析土壤和植被参数变化对径流及蒸散发量影响的 灵敏度．结果表明：改进的模型能较好地模拟植被生理特征随环境变化的生态水 文过程，提高了流域水文过程模拟精度，为分析下垫面变化的生态水文效应提供 科学依据． 关键词：植被；分布式水文模型；DHSVM；生态水文过程；遥感 随着人类活动影响加剧，土地利用／覆被变化(LULc)对水文过程影响倍受关注，目 前该方面研究大都致力于覆被变化情景下¨引，或影响覆被变化的外界环境变量(如全球 气候变化)口1的水文效应，很少考虑植被本身为适应外界环境变化的可调节性水文响应 机制．覆被变化通过影响植被截留、蒸散发等过程，改变流域水文循环；同时，植物具有应 对环境变化的自适应性，如环境胁迫导致控制植物水分蒸腾和CO：同化的气孔阻抗、叶 片姿态、密度等发生变化，植物改变自身的代谢需水，增强抗逆性，使水分利用效率显著提 高，以适应水资源短缺和温室效应带来的全球干化等逆境．植被生理变化藉由覆盖率F、 叶面积指数L村、冠层反射率Alb、气孔阻力r。等参数反映到陆面过程中，目前此方面的成 果大都应用于农田作物耗水和植被群落蒸腾作用与生产力(NPP)研究中，反映植被本身 生理变化与水文循环过程的作用与反馈机制研究较少． 收稿日期：2012．12-23；修订日期：2013-06．18 作者简介：魏玲娜(1981一)，女，讲师．E-mail：weilingna@nuist．edu．cn 1028 应用基础与工程科学学报 V01．21 考虑气象、植被、土壤、水分和养分等多要素变化影响的评估需求，分布式(生态)水文模 型成为水文研究领域的热点H剖．由美国华盛顿大学基于土壤、植被与水文作用开发的分 布式水文模型(DHSVM)，包含了可描述植被生理特征的参变量，考虑了土壤、植被对流域 水文过程的影响，能够综合描述流域植被与水文要素时空变化的响应关系[9】，在小流域 生态水文过程模拟与下垫面变化的生态水文效应评估中得到大量应用H0‘儿]．但现有植被 参变量大都基于美国陆面数据同化系统(LDAS)给定的参考值¨21，未考虑环境变化对植 被生理特征参变量的影响，模型应用过程中也发现了DHSVM对洪水过程的拟合度较高， 但枯水期的模拟精度较差旧·”]． ． 为此，本文以东江流域覆被变化为背景，选择星丰小流域为研究对象(图1)，利用 盖率、叶面积指数、冠层反射率，提出了反映植被生理特征的参数最小气孔阻力r锄；。随水 分干湿变化计算方法；依据流域退水规律分析结果，采用两级衰减系数，改进流域退