目錄
譯者序
原書(shū)序
1 森林水文學(xué)導(dǎo)論 1
1.1 什么是森林水文學(xué)？ 1
1.2 森林水文學(xué)的發(fā)展 1
1.2.1 歷史前身 1
1.2.2 水文迷思時(shí)代 2
1.2.3 小流域觀測(cè)時(shí)代 3
1.2.4 巨大的進(jìn)步：配對(duì)流域?qū)嶒?yàn) 3
1.2.5 迅速增加的配對(duì)流域?qū)嶒?yàn) 4
1.2.6 “閉合”水量平衡 6
1.2.7 尋找實(shí)驗(yàn)替代方案 7
1.2.8 掌握流域的徑流動(dòng)態(tài) 7
1.2.9 水文過(guò)程線分析—“絕望的水文學(xué)家的最后一招” 8
1.2.10 森林火災(zāi)和流域水文學(xué) 11
1.2.11 集成時(shí)代和布德科（Budyko）公式時(shí)代 12
1.3 森林水文學(xué)所面臨的挑戰(zhàn) 13
1.3.1 0.8的詛咒 13
1.3.2 我們注定要依靠經(jīng)驗(yàn)主義才能有預(yù)測(cè)能力嗎？ 14
1.3.3 氣候變化與森林水文學(xué) 14
1.3.4 新的觀測(cè)技術(shù) 14
1.3.5 集成度更高的建模 15
1.3.6 嚴(yán)格的假設(shè)檢驗(yàn) 15
1.4 森林水文學(xué)的未來(lái) 15
參考文獻(xiàn) 16
2 森林徑流過(guò)程 20
2.1 引言 20
2.2 非線性、連通性和閾值 23
2.3 過(guò)程分布 25
2.3.1 截留 25
2.3.2 森林地面水流 27
2.3.3 非飽和基質(zhì)和飽和基質(zhì) 28
2.3.4 大孔隙和土管 29
2.4 小結(jié) 31
參考文獻(xiàn) 33
3 森林蒸散在不同尺度上的監(jiān)測(cè)與模擬 38
3.1 引言 38
3.1.1 了解生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程 39
3.1.2 建立水量平衡 40
3.1.3 了解氣候變化、變異和反饋 40
3.1.4 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性建模 41
3.2 蒸散過(guò)程 41
3.2.1 冠層和枯枝落葉截留 41
3.2.2 蒸騰 42
3.2.3 根系水力再分配：土壤-根系處的水分交換 43
3.2.4 總蒸散 43
3.3 直接測(cè)定蒸散 45
3.4 蒸散間接估算 48
3.4.1 基于潛在蒸散的方法 48
3.4.2 蒸散經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?49
3.5 未來(lái)發(fā)展方向 51
3.5.1 對(duì)氣候變化的響應(yīng) 51
3.5.2 缺水環(huán)境中蒸散的管理 51
3.5.3 隨時(shí)隨地觀測(cè)蒸散 52
3.5.4 新一代生態(tài)水文模型 52
參考文獻(xiàn) 53
4 山區(qū)和雪源流域森林水文 61
4.1 引言 61
4.2 積雪過(guò)程 62
4.2.1 海洋性氣候 63
4.2.2 大陸性氣候 64
4.2.3 進(jìn)行森林管理，提高產(chǎn)水量 64
4.3 森林與雪崩 66
4.3.1 雪崩特征剖析 66
4.3.2 雪崩對(duì)森林的影響 68
4.3.3 森林對(duì)雪崩的影響 68
4.3.4 雪崩和水文循環(huán) 69
4.4 陡峭流域的水文過(guò)程 70
4.4.1 雨源水文系統(tǒng)與雪源水文系統(tǒng)的異同 70
4.4.2 入滲過(guò)程和徑流過(guò)程 71
4.4.3 土壤持水量 72
4.4.4 基巖滲透性 73
4.4.5 地形 74
4.4.6 土壤水分初始狀況 75
4.5 氣候變化對(duì)流域過(guò)程可能產(chǎn)生的影響 76
4.6 小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 77
5 歐洲視角的森林水文學(xué) 83
5.1 引言 83
5.2 洪水與森林的保護(hù)作用 87
5.3 干旱與森林的相互作用 89
5.4 與森林相關(guān)的歐盟管理政策 90
5.4.1 歐洲森林政策的演變 90
5.4.2 政策對(duì)森林水文學(xué)的影響 92
5.5 新出現(xiàn)的問(wèn)題 94
5.5.1 飲用水和地下水保護(hù) 94
5.5.2 水資源短缺 95
5.5.3 滑雪道和山地度假區(qū)的徑流 95
5.5.4 氣候變化 96
5.6 適應(yīng)性和水敏性森林管理 97
5.7 挑戰(zhàn)與未來(lái)研究需求 98
5.8 致謝 101
參考文獻(xiàn) 101
6 熱帶森林的水文特征 106
6.1 引言 106
6.2 泛熱帶氣候特征和森林類型 107
6.3 泛熱帶蒸散 108
6.4 泛熱帶徑流的形成 112
6.5 研究需求 116
6.6 致謝 118
參考文獻(xiàn) 118
7 洪泛森林和濕地森林的水文特征 124
7.1 引言 124
7.2 降水補(bǔ)給形成的森林濕地 125
7.2.1 北部雨雪地區(qū) 126
7.2.2 南部只降雨的地區(qū) 128
7.3 地下徑流過(guò)多而形成的森林濕地 129
7.4 降水補(bǔ)給濕地和地下水補(bǔ)給濕地的水文實(shí)例 130
7.5 地表徑流補(bǔ)給形成的森林濕地 138
7.6 小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 145
8 森林排水 150
8.1 引言 150
8.2 森林排水的用途和影響 152
8.3 排水系統(tǒng)及其功能 156
8.4 長(zhǎng)期森林排水與水資源管理案例研究 161
8.4.1 排水林地的基本水文過(guò)程 161
8.4.2 控制排水對(duì)人工松林水文的影響 162
8.4.3 采伐、臺(tái)床整地和種植對(duì)水文的影響 163
8.5 森林排水仿真模型的應(yīng)用 164
8.6 小結(jié) 166
參考文獻(xiàn) 167
9 森林系統(tǒng)中的水文模擬 171
9.1 引言 171
9.2 模型的功能性和復(fù)雜性 172
9.2.1 林地和土壤水分函數(shù) 172
9.2.2 降雨-徑流函數(shù) 173
9.2.3 模型的參數(shù)化 174
9.2.4 模型功能與復(fù)雜性的權(quán)衡 175
9.3 模型的選擇 176
9.4 模型診斷和評(píng)估 176
9.5 森林水文模型示例 178
9.5.1 流域和樣地模型 178
9.5.2 生態(tài)系統(tǒng)模型 182
9.5.3 地下水模型 182
9.5.4 地表-地下耦合模型 186
9.6 小結(jié)與結(jié)論 187
9.7 免責(zé)聲明 188
參考文獻(xiàn) 188
10 地理空間技術(shù)在森林水文學(xué)中的應(yīng)用 194
10.1 引言 194
10.2 地理空間技術(shù)在森林水文過(guò)程管理中的應(yīng)用 196
10.2.1 森林覆蓋制圖和變化分析 196
10.2.2 森林土壤水/濕度估算和森林濕地分析 198
10.2.3 森林植被和生物量地圖的繪制 200
10.2.4 森林蒸散的估算 201
10.2.5 森林水文所引起的地質(zhì)災(zāi)害分析 203
10.2.6 森林溪流水質(zhì)管理 205
10.3 利用地理空間技術(shù)支持模擬森林水文過(guò)程 206
10.4 森林水文管理中的新技術(shù) 207
10.5 結(jié)論 207
參考文獻(xiàn) 208
11 大流域的森林覆蓋變化和森林水文 214
11.1 引言 214
11.2 大流域森林覆蓋變化和水量的關(guān)系 216
11.3 研究方法 218
11.3.1 水文建模 218
11.3.2 突變點(diǎn)和雙累積曲線 219
11.3.3 基于敏感性分析的方法 220
11.3.4 簡(jiǎn)單水量平衡法 220
11.3.5 時(shí)間趨勢(shì)法 221
11.3.6 托姆-錫林（Tomer-Schilling）框架 222
11.4 未來(lái)的研究重點(diǎn) 223
參考文獻(xiàn) 223
12 森林管理的水文效應(yīng) 228
12.1 引言 228
12.1.1 年產(chǎn)水量 229
12.1.2 洪峰流量 231
12.1.3 枯水流量 232
12.2 森林火災(zāi)的影響 233
12.3 昆蟲(chóng)和病害的影響 233
12.4 未來(lái)的調(diào)查方法 234
12.4.1 單一流域研究 234
12.4.2 回顧性研究 235
12.4.3 嵌套流域研究 235
12.4.4 統(tǒng)計(jì)方法 235
12.5 小結(jié) 236
參考文獻(xiàn) 236
13 火災(zāi)后的森林水文 243
13.1 引言 243
13.2 火災(zāi)對(duì)土壤的影響 244
13.2.1 土壤滲透 244
13.2.2 土壤疏水性 244
13.2.3 土壤蓄水 246
13.2.4 枯枝落葉層/腐殖層 246
13.2.5 土壤的空間變異性 247
13.3 火災(zāi)對(duì)植被的影響 247
13.4 火災(zāi)對(duì)流域響應(yīng)的影響 248
13.4.1 降水 248
13.4.2 地表徑流/坡面流 248
13.4.3 河川徑流 249
13.4.4 洪峰流量 250
13.4.5 基流 250
13.4.6 水質(zhì) 251
13.5 火災(zāi)對(duì)產(chǎn)沙量的影響 252
13.5.1 土壤侵蝕 252
13.5.2 泥石流 253
13.6 穩(wěn)定和恢復(fù) 254
參考文獻(xiàn) 255
14 美國(guó)實(shí)驗(yàn)林參證流域的水文過(guò)程 261
14.1 引言 261
14.2 流域描述 267
14.2.1 卡里布布克溪（Caribou-Poker Creek）研究流域（CPCRW），阿拉斯加州參證子流域C2 267
14.2.2 卡斯帕溪（Caspar Creek）實(shí)驗(yàn)流域（CCEW），加利福尼亞州北�？耍∟F）參證流域 269
14.2.3 考維塔（Coweeta）水文實(shí)驗(yàn)室（CHL），北卡羅來(lái)納州參證流域WS18 269
14.2.4 費(fèi)爾諾（Fernow）實(shí)驗(yàn)林（FnEF），西弗吉尼亞州參證流域WS4 270
14.2.5 弗雷澤（Fraser）實(shí)驗(yàn)林（FrEF），科羅拉多州東圣路易斯（ESL）參證流域 271
14.2.6 H. J. 安德魯斯（H. J. Andrews）實(shí)驗(yàn)林（HJAEF），俄勒岡州參證流域WS02 272
14.2.7 哈伯德布魯克（Hubbard Brook）實(shí)驗(yàn)林（HBEF），新罕布什爾州參證流域W3 272
14.2.8 馬塞爾（Marcell）實(shí)驗(yàn)林（MEF），明尼蘇達(dá)州參證流域S2 273
14.2.9 圣迪馬斯（San Dimas）實(shí)驗(yàn)林（SDEF），加利福尼亞州參證流域Bell 3 274
14.2.10 桑蒂（Santee）實(shí)驗(yàn)林（SEF），南卡羅來(lái)納州參證流域WS80 275
14.3 水文過(guò)程的討論 275
14.3.1 流量歷時(shí)曲線 275
14.3.2 長(zhǎng)期平均日流量 277
14.3.3 影響水文的其他流域特征 277
14.3.4 水文過(guò)程的意義 278
14.4 小結(jié) 278
參考文獻(xiàn) 280
15 森林水文科學(xué)在21世紀(jì)流域管理中的應(yīng)用 285
15.1 引言 285
15.2 預(yù)計(jì)未來(lái)幾十年將發(fā)生的生物物理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化 286
15.3 21世紀(jì)維持流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的管理對(duì)策 289
15.3.1 管理物種組成和林分結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化產(chǎn)水量 289
15.3.2 更大的空間尺度上的管理 292
15.4 結(jié)論和建議 294
參考文獻(xiàn) 295
16 北部高緯度地區(qū)泰加林的水文特征 302
16.1 引言 302
16.2 北方森林特征和生長(zhǎng)條件 303
16.3 文獻(xiàn)綜述 304
16.4 局地