生態(tài)水文模型與應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　楊勝天等著的這本《生態(tài)水文模型與應(yīng)用》系統(tǒng)地總結(jié)了作者在生態(tài)水文理論、方法、模型及應(yīng)用方面的研究成果。全書分為11章，前6章為理論篇，系統(tǒng)全面地介紹生態(tài)水文學(xué)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程及生態(tài)水文原理和模擬方法，深入細致地闡述了生態(tài)水文系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化和營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)理論，在此基礎(chǔ)上論述了流域生態(tài)水文過程模擬和生態(tài)水文模型參數(shù)實驗與遙感反演。后5章為應(yīng)用篇，主要介紹生態(tài)水文模型(EcoHAT)在國內(nèi)典型研究區(qū)的應(yīng)用，主要包括貴州地區(qū)水文循環(huán)和植被NPP計算、貴州喀斯特森林酸沉降響應(yīng)模擬、新疆特克斯河流域遙感驅(qū)動水文模擬、海南松濤水庫流域面源污染計算及官廳水庫庫濱帶非點源污染控制。
　　《生態(tài)水文模型與應(yīng)用》具有較強的學(xué)術(shù)性和實用性，適用于從事生態(tài)水文學(xué)、環(huán)境科學(xué)、水文模擬、非點源污染等方面研究的學(xué)者和科研人員，也可作為相關(guān)領(lǐng)域研究生教學(xué)與科研的參考書和工具書。

書籍目錄

序
前言
第1章 緒論
　1.1 生態(tài)水文學(xué)產(chǎn)生背景
　1.2 生態(tài)水文學(xué)內(nèi)涵
　　1.2.1 生態(tài)水文學(xué)概念
　　1.2.2 生態(tài)水文學(xué)研究內(nèi)容
　1.3 生態(tài)水文學(xué)發(fā)展
　1.4 生態(tài)水文模型
　參考文獻
第2章 生態(tài)水文原理與模擬方法
　2.1 水循環(huán)與水量平衡
　　2.1.1 水循環(huán)過程
　　2.1.2 水量平衡原理
　2.2 植物與水分
　　2.2.1 水分吸收
　　2.2.2 水分散失
　　2.2.3 水分傳導(dǎo)
　2.3 生態(tài)水文過程
　　2.3.1 生態(tài)水文物理過程
　　2.3.2 生態(tài)水文化學(xué)過程
　　2.3.3 生態(tài)水文生物效應(yīng)
　2.4 生態(tài)水文過程模擬
　　2.4.1 生態(tài)水文分析系統(tǒng)原理
　　2.4.2 生態(tài)水文分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　2.4.3 生態(tài)水文分析系統(tǒng)功能
　參考文獻
第3章 生態(tài)水文系統(tǒng)中水分能量轉(zhuǎn)化計算
第4章 生態(tài)水文系統(tǒng)中營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)計算
第5章 流域生態(tài)水文過程模擬
第6章 生態(tài)水文模型參數(shù)實驗與遙感反演
第7章 貴州地區(qū)水分循環(huán)和植被NPP計算
第8章 喀斯特森林酸沉降響應(yīng)模擬
第9章 特克斯河流域遙感驅(qū)動水文模擬
第10章 海南松濤水庫流域面源污染計算
第11章 官廳水庫庫濱帶非點源污染控制
彩圖

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁:第1章 緒論 水危機是全球面臨的重大問題，水資源可持續(xù)開發(fā)利用已成為人類社會發(fā)展的重要途徑，正是在這樣的背景下，20世紀90年代興起了一門邊緣學(xué)科――生態(tài)水文學(xué)。生態(tài)水文學(xué)是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的交叉學(xué)科，在一系列國際大型研究計劃直接推動下迅速發(fā)展起來，目前在世界范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用。本章 闡述生態(tài)水文學(xué)的產(chǎn)生、內(nèi)涵和發(fā)展歷程，以及與其他學(xué)科之間的關(guān)系，同時也闡述生態(tài)水文模型研究進展。作為新興的交叉學(xué)科，各國學(xué)者對生態(tài)水文學(xué)的認識和理解有所不同，形成了不同的觀點，綜合國內(nèi)外對生態(tài)水文學(xué)的理解和闡述，相對比較一致的觀點認為生態(tài)水文學(xué)是揭示生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)格局和生態(tài)過程水文學(xué)機制的科學(xué)，探討生態(tài)系統(tǒng)中植物對水文過程的影響，以及水文過程對植物生長和分布的作用。生態(tài)水文學(xué)以水資源可持續(xù)利用、維持生態(tài)系統(tǒng)健康和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為研究目標，以植物與水分關(guān)系為研究基礎(chǔ)，以土壤水分及植被蒸散為核心研究內(nèi)容，以生態(tài)過程和水文過程耦合機制的尺度效應(yīng)為關(guān)鍵點；研究對象包括濕地生態(tài)系統(tǒng)、干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)，以及以流域為基本空間單元的生態(tài)過程、水文過程和人類活動的相互作用。 1.1 生態(tài)水文學(xué)產(chǎn)生背景 水是人類和一切生物賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)資源，也是一個多功能的生態(tài)系統(tǒng)因子，是生態(tài)、環(huán)境、社會和經(jīng)濟等復(fù)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的重要組成部分，支持著生命系統(tǒng)、非生命環(huán)境系統(tǒng)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)的正常運行。急劇膨脹的人類活動破壞了水資源的生態(tài)空間，使水資源問題成為21世紀人類面臨的重要資源問題之一。隨著人類社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們認識自然和改造自然的能力不斷加強，對于人類社會自身所居住環(huán)境的影響越來越大，特別是負面影響已經(jīng)威脅到人類自身的生存和可持續(xù)發(fā)展。而現(xiàn)有的水利工程技術(shù)難以有效解決人類面臨淡水資源短缺日益嚴重這一問題。 面對當(dāng)前水資源環(huán)境危機，人們意識到需要在專門學(xué)科深入研究的基礎(chǔ)上，與其他相關(guān)學(xué)科進行綜合，建立跨學(xué)科的研究隊伍，融合各相關(guān)學(xué)科的理論和方法，以解決目前所面臨的重大環(huán)境問題，謀求水資源的持續(xù)利用，以維護社會的穩(wěn)定、經(jīng)濟的健康發(fā)展。為此，全球科學(xué)界取得共識，啟動了一批旨在從全球視角出發(fā)，在全球范圍內(nèi)合作的大型國際合作項目，如IGBP、IHP、LUCC、ILTER、IHDP、GTOS等，并且成立了國際科學(xué)聯(lián)合會（http：//www.zsr.cc/ExpertHome/StudyDatum/200608/39742.html）。 國際科學(xué)聯(lián)合會提出，21世紀科學(xué)界的主要任務(wù)是加強跨學(xué)科綜合研究，為政策決策者提供可靠的科學(xué)依據(jù)，以應(yīng)對全球環(huán)境變化的挑戰(zhàn)，并維持地球生態(tài)系統(tǒng)和人類社會自身可持續(xù)發(fā)展。就全球尺度而言，淡水資源有限性正成為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的重要限制因子，目前科學(xué)技術(shù)條件已經(jīng)難以解決淡水資源短缺、水質(zhì)惡化和生物多樣性減少等環(huán)境問題，需要探索新的方法和機制（Zalewskietal.，2003）。 為尋求一種環(huán)境友好、經(jīng)濟可行、社會可接受的多維、有效淡水資源可持續(xù)管理模式，一方面是要應(yīng)對水資源短缺、水質(zhì)惡化和生物多樣性減少等全球環(huán)境問題的挑戰(zhàn)，另一方面也要適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)研究過程中，實現(xiàn)跨學(xué)科（interdisciplinary）集成、綜合研究發(fā)展趨勢的需要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在生態(tài)學(xué)和水文學(xué)兩個傳統(tǒng)學(xué)科長期各自獨立發(fā)展，形成各自比較完備的理論基礎(chǔ)上，逐漸開始了這兩個學(xué)科融合交叉，同時吸收其他相關(guān)學(xué)科，如地理學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)、植物學(xué)等的理論和方法，發(fā)展了生態(tài)水文學(xué)這一交叉學(xué)科。 1.2 生態(tài)水文學(xué)內(nèi)涵 1.2.1 生態(tài)水文學(xué)概念 目前，關(guān)于生態(tài)水文學(xué)這一新的邊緣性交叉學(xué)科的準確定義仍然存在諸多爭議，對于該學(xué)科的定義和研究內(nèi)容，可謂仁者見仁、智者見智。生態(tài)水文學(xué)概念首先從水陸緩沖帶的研究過程中產(chǎn)生。Ingram等（1987）在研究蘇格蘭泥炭地的過程中，首次提出了ecohydrology（生態(tài)水文學(xué)），并具體描述了泥炭地的生態(tài)水文過程；1992年在都柏林召開的國際水與環(huán)境大會上，正式把Ingram提出的ecohydrology提升為一門獨立的學(xué)科。 很多學(xué)者認為生態(tài)水文學(xué)是實現(xiàn)淡水資源持續(xù)利用的重要理論和有效工具；通過生態(tài)水文學(xué)的研究，人類有望走出水資源問題的困境。生態(tài)水文學(xué)在解決人類所面臨的淡水資源短缺問題上所表現(xiàn)出的強大應(yīng)用前景受到了國際社會的廣泛關(guān)注，為此，聯(lián)合國教育、科學(xué)及文化組織（UNESCO）主持的國際水文計劃第五階段（IHP-V）執(zhí)行過程中，把生態(tài)水文學(xué)理論和方法的探索作為一個重要內(nèi)容之一，并在26個國家和地區(qū)開展了39個探索性的項目活動（pilotproject）。這些先期開展的項目分別從景觀格局與營養(yǎng)負荷、水文格局的化學(xué)效應(yīng)、生態(tài)流量等方面展開了大量的研究探索工作。 生態(tài)水文學(xué)的概念首先由Zalewski（2000）提出，是指對地表環(huán)境中水文學(xué)和生態(tài)學(xué)相互關(guān)系的研究；在他后來的文章 中認為生態(tài)水文學(xué)是在流域尺度上，研究水文和生物相互功能關(guān)系的科學(xué)，是實現(xiàn)水資源可持續(xù)管理的一種新方法；同時指出氣候、地形、植物群落和動態(tài)、人類活動影響4個因素決定了環(huán)境中水的動態(tài)變化，表明在不同的環(huán)境中生態(tài)過程和水文過程之間的相互關(guān)系各不相同。Rodriguez-Iturbe（2000）認為生態(tài)水文學(xué)作為一門學(xué)科，是指在生態(tài)模式和生態(tài)過程的基礎(chǔ)上，尋求水文機制的一門科學(xué)。在這些過程中，土壤水是時空尺度內(nèi)連接氣候變化和植被動態(tài)的關(guān)鍵因子；在他后來的研究中認為植物是生態(tài)水文學(xué)的核心內(nèi)容。Nuttle（2002）認為生態(tài)水文學(xué)是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)的亞學(xué)科，它所關(guān)心的是水文過程對生態(tài)系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)和動態(tài)的影響，以及生物過程對水循環(huán)要素的影響；這一定義聚焦于水文過程在生態(tài)系統(tǒng)中所起的作用上，這與Rodriguez所提到的在生態(tài)模式和生態(tài)過程上研究水文機制的概念相一致。Hat-ton等（1997）認為生態(tài)水文學(xué)需要在質(zhì)量守恒和能量守恒定律的基礎(chǔ)上，在周圍環(huán)境不同的情況下，研究環(huán)境過程的機制。Acreman（2001）關(guān)于應(yīng)用水文生態(tài)學(xué)的定義是指運用水文學(xué)、水力學(xué)、地形學(xué)和生物學(xué)（生態(tài)學(xué)）的綜合知識，來預(yù)測不同時空尺度范圍內(nèi)，淡水生物和生態(tài)系統(tǒng)對非生物環(huán)境變化的響應(yīng)；另外，水文生態(tài)學(xué)側(cè)重研究河流和洪泛平原區(qū)的水文與生態(tài)過程，以及建立模擬這兩個過程相互作用的模型。 在國內(nèi)，王根緒等（2001）認為生態(tài)水文科學(xué)研究是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)研究和區(qū)域水文科學(xué)研究的交叉領(lǐng)域，其核心內(nèi)容是揭示不同環(huán)境條件下植物與水的相互關(guān)系機理，探索各種植被的生態(tài)水文作用過程。黃奕龍、傅伯杰等（2003）指出生態(tài)水文學(xué)是研究生態(tài)格局和生態(tài)過程變化水文學(xué)機制的科學(xué)。它的一個重要研究方向是在不同時空尺度上和一系列環(huán)境條件下探討生態(tài)水文過程。生態(tài)水文過程是指水文過程與生物動力過程之間的功能關(guān)系，它包括生態(tài)水文物理過程、生態(tài)水文化學(xué)過程及其生態(tài)效應(yīng)。夏軍等（2003）認為生態(tài)水文學(xué)是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)交叉領(lǐng)域的內(nèi)容，即水文過程對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分布、格局、生長狀況的影響，同時研究生態(tài)系統(tǒng)（生態(tài)系統(tǒng)中植被類型、格局、配置等）變化對水文循環(huán)的影響，是一個相互影響的過程。武強和董東林（2001）認為生態(tài)水文學(xué)是一個集地表水文學(xué)、地下水文學(xué)、植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)和自然地理學(xué)等于一體、彼此間相互影響滲透而形成的一門新型邊緣交叉學(xué)科。章 光新（2006）提出了流域生態(tài)水文學(xué)（watershedecohydrology）的概念，以流域為研究單元，應(yīng)用生態(tài)水文學(xué)的理論思維和系統(tǒng)科學(xué)的方法，在時空尺度上研究生態(tài)過程與水文過程相互影響、相互作用、共同耦合演進的過程、機理和機制，探求流域水資源持續(xù)利用與水環(huán)境安全管理的一門新型學(xué)科。 綜合以上對于生態(tài)水文學(xué)的理解和闡述，相對比較一致的觀點認為該學(xué)科是揭示生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)格局和生態(tài)過程水文學(xué)機制的科學(xué)，探討生態(tài)系統(tǒng)中植物對于水文過程的影響，以及水文過程對于植物生長和分布的作用。生態(tài)水文學(xué)以植物與水分關(guān)系為學(xué)科研究基礎(chǔ)，以土壤水分及植被蒸散為核心研究內(nèi)容，以生態(tài)過程和水文過程耦合機制的尺度效應(yīng)為學(xué)科關(guān)鍵點，以水資源可持續(xù)利用、維持生態(tài)系統(tǒng)健康和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為學(xué)科研究目標。研究對象主要包括濕地生態(tài)系統(tǒng)、干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)等不同生態(tài)系統(tǒng)類型，以及以流域空間為基本單元的生態(tài)過程、水文過程和人類活動的相互作用。 1.2.2 生態(tài)水文學(xué)研究內(nèi)容 生態(tài)水文學(xué)屬于地球科學(xué)范疇，是集地表水文學(xué)、地下水文學(xué)、植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)和自然地理學(xué)于一體、彼此之間相互影響滲透而形成的一門新型邊緣交叉學(xué)科，它研究不同時空尺度上水文過程與生物動力過程的耦合機制與規(guī)律，以期實現(xiàn)水資源的持續(xù)管理。Rodriguez-Iturbe（2000）認為生態(tài)水文學(xué)是研究生態(tài)格局和過程下的水文機制的科學(xué)，氣候、植被和土壤的相互作用是其控制性的因素，土壤濕度是其關(guān)鍵的研究因子。IHP-V列出的地表生態(tài)水文過程（ecohydrologicalprocessinthesurfi-cialenvironment）包括植被變化、土地利用和侵蝕過程，水庫和三角洲的沉積過程，河系、洪泛平原和濕地之間的關(guān)系及地表水過程，并認為生態(tài)水文學(xué)的實用性含義（work-ingdefinition）是研究在不同時空尺度上水文過程與生物動力過程的綜合學(xué)科。 Zalewski（2000）在《UNESCO/IHP-V2.3、2.4項目實施背景、內(nèi)容、原理和科學(xué)指南》中，指出生態(tài)水文學(xué)研究的設(shè)想包括：①采用生態(tài)水文學(xué)方法提高河道的抗干擾和緩沖能力，實現(xiàn)水資源持續(xù)利用；②河流、水庫和河口的脆弱性取決于水文和生物過程的時間演化，這些演化會在人類的干預(yù)下發(fā)生變化；③營養(yǎng)物質(zhì)進入到水體環(huán)境的方式和強度取決于人為因素對流域內(nèi)的水文和生態(tài)特征的干擾；④洪水的強度及持續(xù)時間受到河道系統(tǒng)生物過程的改變，即水文變化受到生態(tài)格局的影響；⑤河流中營養(yǎng)物質(zhì)富集狀況受到地表水和河道生物結(jié)構(gòu)的影響；⑥污染物的轉(zhuǎn)移和變化受到水力-水文格局和河流廊道生態(tài)特征的影響；⑦基于GIS的生態(tài)水文學(xué)方法應(yīng)用于由交錯帶和基本斑塊組成的流域，獲得在微觀尺度上的水文和生態(tài)信息，在高一級尺度上匯合，這種對水文信息的增加將會對流域水文格局作出更深刻的解釋；⑧對生態(tài)水文過程的深刻理解和預(yù)測能力的提高是實現(xiàn)水資源和景觀高效管理的基礎(chǔ)；⑨交錯帶，如河岸緩沖區(qū)、濕地和洪泛平原結(jié)構(gòu)的理想化是降低污染物從流域進入河流和下游水體的一個主要工具（圖1-1）。 夏軍等（2003）按不同的因素，將生態(tài)水文學(xué)研究劃分為兩個層面，即影響生態(tài)水文的主導(dǎo)因素為自然影響和人類活動影響兩大因素。人類活動影響引起的水文循環(huán)變化重點是土地利用變化對水文循環(huán)的影響；在我國，由于農(nóng)業(yè)發(fā)展用水占到總水資源的70%以上，灌溉排水對生態(tài)水文循環(huán)至關(guān)重要；需要特別指出的是農(nóng)田灌溉系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，灌溉排水是人工側(cè)支水循環(huán)的一個重要組成部分。進入21世紀，變化環(huán)境下生態(tài)水文將面臨來自人工側(cè)支水循環(huán)影響研究新的挑戰(zhàn)問題，關(guān)鍵問題有開展農(nóng)田耗水過程的機理研究，即農(nóng)田水熱CO2的傳輸、作物生長、產(chǎn)量形成過程，并進行定量描述；探討農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)“土壤根系”界面、“土壤大氣”界面、“作物冠層大氣”界面的蒸散調(diào)控新的技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出農(nóng)業(yè)節(jié)水模式，即在保證產(chǎn)量的前提下，進行節(jié)水技術(shù)配套組裝，通過降低農(nóng)田耗水或提高作物產(chǎn)量，大幅度提高作物水分利用效率，形成技術(shù)上可靠，使用上可行的適合旱作農(nóng)田、井灌農(nóng)田、渠井灌農(nóng)田的節(jié)水模式，最后進行不同作物農(nóng)田節(jié)水潛力的估算與分析。王根緒等（2005）認為生態(tài)水文學(xué)重點研究陸地表層系統(tǒng)生態(tài)格局與生態(tài)過程變化的水文學(xué)機理，揭示陸生環(huán)境和水生環(huán)境植物與水的相互作用關(guān)系，回答與水循環(huán)過程相關(guān)的生態(tài)環(huán)境變化的成因與調(diào)控。 1.3 生態(tài)水文學(xué)發(fā)展 早在聯(lián)合國教育、科學(xué)及文化組織國際水文計劃10年（IHD）（1965～1974年）的末期，單純水文物理學(xué)過程的研究逐漸有了環(huán)境和生態(tài)方面的內(nèi)容，尤其其他學(xué)科知識的融入和交叉，如自然地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、河流地貌學(xué)、土壤物理學(xué)等，它們對水文學(xué)自身的發(fā)展起到了重要推動作用，在這些分支學(xué)科中都關(guān)注水分平衡、營養(yǎng)物質(zhì)和沉積物質(zhì)量平衡的物理過程；研究的熱點是從Kirkby（1978）編著的《山坡水文學(xué)》開始，20世紀70年代，Hynes（1970）試圖將生態(tài)過程和水文過程相結(jié)合，但在過去的10～20年，絕大多數(shù)的研究都集中在特定方面，如無脊椎動物生態(tài)和生物監(jiān)測、魚類科學(xué)、沉積物等方面。70年代和80年代，發(fā)展起來的徑流過程數(shù)字地形模型提供了從土地利用變化來分析對徑流、侵蝕、沉積以及水質(zhì)的影響；同時，80年代對酸雨問題的研究激發(fā)了相關(guān)工作的進展，如在北美洲和歐洲對水文學(xué)和化學(xué)之間關(guān)系的研究，進一步促進了環(huán)境水文學(xué)的發(fā)展，即使在南半球，水文學(xué)團體也在和這一領(lǐng)域接近。 Ingram等（1987）首次給出了生態(tài)水文學(xué)（ecohydrology）這一詞匯，但生態(tài)水文學(xué)作為一個完整的獨立學(xué)科面貌出現(xiàn)，科學(xué)界公認為20世紀90年代，即在1992年都柏林世界水與環(huán)境大會上正式提出以后才成為一門獨立的學(xué)科。這一新興學(xué)科的直觀理解就是研究水文學(xué)和生態(tài)學(xué)兩個方面都涉及的科學(xué)，也有人理解為是生態(tài)學(xué)和水文學(xué)兩個學(xué)科的交叉，或理解為是一個學(xué)科對另外一個學(xué)科的影響，如水文過程對生態(tài)系統(tǒng)的影響或生態(tài)過程對水文學(xué)過程的影響。結(jié)合生態(tài)學(xué)、水文學(xué)的發(fā)展過程，并參考人類社會在克服淡水資源危機所尋求最佳解決途徑過程的認識歷程，把生態(tài)水文學(xué)發(fā)展初步分為三個不同的發(fā)展階段。 1.生態(tài)水文學(xué)孕育階段（20世紀中葉至90年代初期） 以氣候變化為主要內(nèi)容的全球變化、生物多樣性喪失、資源枯竭和生態(tài)環(huán)境退化使人類陷入了自己導(dǎo)演的生態(tài)困境之中，并嚴重威脅到人類社會的可持續(xù)發(fā)展。為修復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)中遭到破壞的生態(tài)過程、水文過程以及協(xié)調(diào)兩者之間的相互制約機制，自20世紀50年代以來，人們開始了不斷地探索。 這一階段的主要特征是生態(tài)學(xué)、水文學(xué)各自獨立發(fā)展，形成各自相對完善、可靠的理論和方法體系，開始有融合兩個學(xué)科特點的概念提出，并得到初步發(fā)展，這些概念為后來生態(tài)水文學(xué)的出現(xiàn)提供了理論依據(jù)。一些基本科學(xué)問題的研究和探討為新概念的提出和模型的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。例如，1957年Odum研究了河源能量預(yù)算問題，為河流生態(tài)系統(tǒng)的模擬研究提供了理論依據(jù)；生物演替（biologicalsuccession）概念（Margalef，1960）和基于魚類種群分布的生物發(fā)生帶（biozoonenoticzone）概念（Illies，1961）的提出使生物過程和水文過程建立了某種聯(lián)系。20世紀七八十年代，Hynes（1970）明確提出了河流生態(tài)學(xué)研究并開展了關(guān)鍵理論探索，為生態(tài)水文學(xué)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。后來陸續(xù)出現(xiàn)了河流連續(xù)體概念（rivercontinuumconcept，RCC）（Vannoteetal.，1980）、序列不連續(xù)體概念（serialdiscontinuityconcept，SDC）（WardandStanford，1983）和洪水脈動概念（floodpulseconcept，F(xiàn)PL）（Junketal.，1989）。在這些概念提出之后，一些學(xué)者在自己的工作中使用和發(fā)展了這些概念，甚至對一些理論背景進行了很大的調(diào)整，如Statzner和Higler在1985年對RCC的理論進行了相應(yīng)的調(diào)整（StatznerandHigler，1985），而FPL概念考慮了河岸森林的生產(chǎn)力，完善了早期的RCC理論，并成功應(yīng)用在亞馬孫河流域研究中（Junketal.，1989）。 縱觀本階段學(xué)者研究的特點可以看出，以河源能量平衡計算基本理論為出發(fā)點，圍繞天然河流系統(tǒng)中的淡水資源、生物資源的時空分布格局和內(nèi)在聯(lián)系，提出了一系列新的概念，旨在實現(xiàn)區(qū)域淡水資源和生物資源的持續(xù)利用。但是這并非是一個自發(fā)的過程，需要建立在對區(qū)域水文學(xué)、生物機制和區(qū)域經(jīng)濟機制關(guān)系深刻理解的基礎(chǔ)上，對此復(fù)雜關(guān)系的正確理解需要開展大尺度、長期的水文過程和生物動力過程的綜合研究。 2.生態(tài)水文學(xué)探索階段（產(chǎn)生至20世紀90年代中期） 生態(tài)水文學(xué)一經(jīng)產(chǎn)生，在初期的發(fā)展過程中主要關(guān)注濕地生態(tài)系統(tǒng)的水文過程和生態(tài)過程。繼Ingram在1987年提出生態(tài)水文學(xué)概念，并對蘇格蘭泥炭地的生態(tài)水文過程進行研究后，Bragg（1991）采用模擬的手段對蘇格蘭一個上升濕地抽取泥炭的生態(tài)水文過程進行了模擬；Hensel（1991）和Jansen（1993）等分別對天然濕地和平坦?jié)竦刂械纳鷳B(tài)水文過程進行了探討，并且試圖采用新的模型來模擬濕地生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)過程和水文過程，以及兩者的時空耦合機制。此段時期生態(tài)水文學(xué)的重要進展表現(xiàn)為生態(tài)水文學(xué)參數(shù)化研究、試圖建立以水資源定量評估為出發(fā)點的生態(tài)水文學(xué)學(xué)科研究框架。 本階段生態(tài)水文學(xué)研究的進展和成果集中體現(xiàn)在“歐洲試驗與代表性流域網(wǎng)絡(luò)”（EuropeanNetworkofExperimentalandRepresentativeBasins，ERB）于1996年9月2～26日召開的以“小流域生態(tài)水文過程”為主題的項目會議，并出版了EcohydrologicalProcessesinSmallBasins一書。研究主要集中在監(jiān)測、模擬土-氣相互作用、地表徑流的

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《生態(tài)水文模型與應(yīng)用》以遙感和地理信息系統(tǒng)作為獲取區(qū)域生態(tài)與水文系統(tǒng)參數(shù)的主要手段，并結(jié)合有關(guān)野外臺站監(jiān)測數(shù)據(jù)和實地實驗數(shù)據(jù)，運用基于生態(tài)水文物理、化學(xué)和生物機制的理論和空間分析方法，構(gòu)建起探究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)、水文系統(tǒng)特征與格局的生態(tài)水文模型，模擬生態(tài)過程和水文過程的相互作用關(guān)系，探究生態(tài)水文過程機理，以應(yīng)對所面臨的水資源短缺和水質(zhì)惡化等問題，謀求水資源的持續(xù)利用，維護社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的健康發(fā)展。

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