中科院地理所自然地理学考博水文学试题及参考答案整理_合集

'一、流域水文模型简述流域水文模型的类型及其应用问题水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？论述流域水文模型的类型及其特征？二、流域产流流域产流过程及其方式有哪些？我国南北方流域产流过程及其方式有哪些不同？三、径流形成影响径流形成的主要因素有哪些？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。径流形成的基本原理及其影响条件。四、下渗影响下渗的因素由哪些？五、蒸发能力何为流域的蒸发能力？干旱和湿润地区的实际蒸发和蒸发能力之间有什么联系和区别？实际蒸发与蒸发能力之间有什么联系和区别，如何计算？六、水文循环如何理解水资源可再生（可更新）性？其意义是什么？试述水量转化及其在水资源评价中的应用。试述流域水文循环过程及其科学问题。论述流域水文循环和水量转化过程及其在水资源评价中的应用？七、水文学科理论你认为生态水文学的科学问题有哪些 水文学的基础理论问题水文学与水资源学的关系八、人类活动对水文影响试述人类活动的水文效应及其研究方法？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？九、水资源特点及开发利用论述中国水资源开发利用问题及其对策。论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？十、区域水文分析流域地下水的补给来源、地下水径流、地下水排泄，以及地下水动态的影响因素？如何理解湖泊、沼泽的水量平衡与调节作用？十一、新技术方法 一、试题简述流域水文模型的类型及其应用问题水文模型的基本类型有哪些？各有哪些作用？论述流域水文模型的类型及其特征？水文模型的分类水文模型分为物理模型和数学模型两类。物理模型是一种比尺或比拟模型模拟，前者将研究对象的原型按一定的比例在实验室内建成物理模型，先对模型进行观测分析，然后根据相似律再对原型的物理过程进行定性或定量分析，后者是以一些物理量来比拟水的某些特性的模型。数学模型则首先针对人们已掌握的流域径流形成的物理机制，应用物理定律建立其数学描述方程式，然后用数学方法时行求解，从而获得各种情况下流域降雨与径流之间的定量关系。数学模型又可分为确定性模型和随机模型两类。确定性模型是描述水文现象必然规律的数学结构；随机模型描述水文现象随机性规律的数学结构。确定性模型可分为集总式和分散式模型两种，前者忽略水文现象的空间分布差异。数学模型相对于物理模型的优点：1、数学模型的所有条件都可以由原型所观测的数据直接给出，不受比尺的限制，即数学模型无相似律问题。2、数学模型的边界及其它条件既可严格控制，也可随时按实际需要改变。3、数学模型的通用性强，只要研制出一种适合的软件就可用于解决不同的实际问题。4、数学模型具有理想的抗干扰能力，只要条件不变，重复模拟可得到完全相同的结果，不会因人、因地而异。5、数学模型的研制费用相对便宜，运行处理费用更加便宜。流域水文模型的分类流域水文模型以流域为研究对象，对流域内发生降雨径流这一特定的水文过程进行数学模拟，即把流域上的降雨过程，模拟计算出流域出口断面的流量过程。从流域水文模型的发展和应用来看，流域水文模型属于数学模型，可分为确定性模型和随机模型，我们通常所说的是指确定性模型。 从反映水文运动物理规律的科学性和复杂性程度而言，流域水文模型通常被分为三大类：系统模型（即黑箱模型，back-boxmodel）、概念性模型（conceptualmodel）、物理模型（physically-basedmodel）。系统模型将所研究的流域或区间视作一种动力系统，利用输入（一般指雨量或上游干支流来水）与输出（一般指流域控制断面流量）资料，建立某种数学关系，然后可由新的输入推测输出。系统模型只关心模拟结果的精度，而不考虑输入－输出之间的物理因果关系。系统模型和线性的和非线性的，时变的和时不变的，单输入单输出的，多输入单输出的，多输入多输出的等多种类型。代表性模型有：总径流线性响应模型（TLR）、线性振扰动模型（LPM）、以及神经网络（ANN）等。概念性模型利用一些简单的物理概念和经验公式，如下渗曲线、汇流单位线、蒸发公式、或有物理意义的结构单元，如线性水库、线性河段等，组成一个系统来近似地描述流域水文过程。代表性模型有：美国的斯坦福模型（SWM）、日本的水箱模型（Tank）、我国的新安江模型（XJM）等。物理模型依据水流的连续方程和动量方程来求解水流在流域的时间和空间的变化规律。代表模型有SHE模型，DBSIN模型等。从反映水流运动的空间变化能力而言，水文模型可分二类为：集总式模型（lumpedmodel）和分布式模型（distributedmodel）。集总式模型认为流域表面上各点的水力学特征是均匀分布的，对流域表面上的任何一点上的降雨，其下渗、渗漏等纵向水流运动都是相同和平行的，不和周围的水流发生任何联系，即不存在水平运动。集总模型把全流域当作一个整体来建立模型，即对流域参数进行均匀处理。分布式模型认为流域表面上的各点的水力学特征是非均匀分布的，水流在流域表面上的分布并不均匀，应将流域划分为很多小单元，在考虑水流在每个小单元体纵向运动时，也要考虑各个单元之间的水量的横向交换。分布式水文模型可分为松散型和耦合型两类。前者假定每个单元面积对整个流域响应的贡献是互不影响的，可通过每个单元的叠加来确定整个流域响应；后者是用一组微分方程及其定解条件构成的定解问题，必须通过联立求解才能确定整个流域的响应。概念性分布式流域水文模型多是松散的，具有物理基础的分布式流域水文模型有耦合型的也有松散型的。概念性分布式流域水文模型解算方法一般比较简单，但反映径流形成机制不够完善。具有物理基础的耦合型分布式流域水文模型，虽然在描述径流形成过程时物理概念清楚，但解算比较困难，甚至不一定有稳定解，介于两者间的具有物理结构的分布式流域水文模型是近期值得开发的一种分布式流域水文模型。另外，介于集总式模型和分布式模型之间，还有一种所谓的半分布式模型，其典型代表是以地形为水文过程空间变异性基础的TOPMODEL模型。集总式流域水文模型的缺陷集总式流域水文模型的最基本特征是将流域作为一个整体来模拟其径流的形成过程。就模型结构而言，现有集总式流域水文模式绝大多数都是由概念性元素按径流形成过程组合而构成的。 1、构成模型的概念性元素一般只能模拟水文现象的宏观表现，而不能涉及水文现象的本质或物理机制。因此，现有集总式流域水文模型的结构对径流形成过程的描述是近似的，甚至是粗略的，所包含的参数大多数缺乏明确的物理意义。2、将事实上呈空间分布状态的降雨输入当成模型的集总输入，这显然与流域径流形成是分散输入、集总输出的实际情况不符。3、有些模型虽然设法考虑下垫面条件空间分布不均对径流形成过程的影响，但由于采用的是统计分布曲线，因而无法同时考虑降雨空间分布的影响。4、模型包含的参数一般都有多于2个甚至于十几个要通过率定方法来确定，即由实测水文气象资料反求。这种称为反问题的数学问题，在理论上完全依赖于目标函数、约束条件的拟定和实测水文气象资料条件，会出现异参同效现象。因此很难保证解的唯一性和合理性。流域水文模型发展中的问题及展望半个世纪以来，一方面是传统模型继续发挥着重要作用，另一方面是新的流域水文模型不断出现，其普适性却无法解决，理论基础研究进展缓慢。究竟是什么原因导致流域水文模型的发展遭遇到这种困境呢？1、模型缺乏中间观测资料的检验：目前水文模型的中间过程（如土壤水、壤中流、地下水）参数基本上由个别实验小流域实测资料或经验关系先确定取值范围，其最终率定则要服从模型输出结果（降雨径流关系）的精度需要，这势必影响对提示水文规律的中间复杂过程的研究。比如许多概念性模型都有分割各层径流的模型，也输出一些中间成果，如土壤含水量等，但是没有流域的实测资料，加上调参的唯一检验是总径流过程线，很难说明中间成果接近流域实际；对分布式流域水文模型，虽模型参数都有物理意义，但由于存在同样的问题，只能从理论上而无法从实践上证明其必然优势。再加上物理模型的复杂性，在一些中小流域，系统模型和概念性模型依然得到广泛的应用。因此改进和利用遥感、雷达等先进的技术获得准确和直接的中间水文过程资料，然后依据这些资料分析和检验复杂的水文规律，而不是主要用总径流过程线来调试参数，进而从水文物理结构而不是单纯的数学物理公式或参数优化方面来推动流域水文模型的发展，是水文模型发展要解决的迫切问题。2、降雨径流资料的误差和还原问题：大部分流域降雨径流资料由于测量技术受到限制，其精度可能无法真实的反映真实水文现象。其次是由于人类活动的影响会导致某些水文因素的变化，使历史资料无法直接与现状资料统一应用，而无论是修正历史历史资料还是还原现状资料都有一定的难度，从而影响水文模型的参数率定和应用。在依靠先进测量技术不断提高水文数据质量的同时，加强气候变化和人类活动对水文过程影响的理论研究，利用获取的信息对原资料进行修正和还原，是解决水文模型资料的关键。3、水文时空尺度问题：不同时间和空间尺度的水文系统规律通常有很大的差异。表现在流域水文模型上则为一些小尺度的流域实验获得的参数往往不能直接应用到大流域的水文模拟，不同时间尺度的模型变量或参数也往往不能通过简单叠加或分解进行转换。水文尺度问题也是造成应用水文模型层出不穷，普适性模型难于研制和实践的主要原因之一。因此，解决尺度问题，探索不同尺度模型变量或参数之间的转换规律，是建立普适性水文模型和实现水文模型与大气环流等其它模型进行耦合的关键。4、参数不确定性问题：两场不同的降雨可能导致同一个模型输出两组不同的参数值； 就是同一场降雨，由于目标函数模式的不同，模型参数取值也往往不同，这势必影响流域水文模型输出结果的可靠性，不利于模型的发展和广泛应用。解决参数不确定性问题，一是加强具有物理基础的分布式水文模型的研究，更加合理的模拟和描述水文过程，不断缩小模型和原型的差异。二是利用和不断充实已有的水文数据库，进行参数不确定性分析，在明确物理意义的基础上，提高参数的精度。水文模型的发展方向1、3S应用研究2、水文过程物理规律研究3、水文尺度研究4、与其它系统模型耦合研究一、试题流域产流过程及其方式有哪些？我国南北方流域产流过程及其方式有哪些不同？Horton产流理论1935年，Horton指出，降雨强度(i)超过地面下渗能力(fp)和包气带缺水量(D)得到满足，即下渗到包气带中的水量(I)与其蒸发量(E)之差超过其缺水量(D)，是产流的基本物理条件。Horton断言1.当i≤fp，I-E≤D时，无径流产生，河流处于原先的退水状态。2.当i＞fp，I-E≤D时，河流出现尖瘦且涨落洪段大致对称的洪水过程线，它是由单一的地面径流形成的。3.当i≤fp，I-E＞D时，河流出现矮胖且涨落洪段大致对称的洪水过程线，它是由单一的地下径流形成的。4.当i＞fp，I-E＞D时，河流中将出现涨洪快速，落洪缓慢、具有明显不对称的洪水过程线，它是由地面和地下两种径流成分混合而成的。Horton产流理论阐明了均质包气带情况下超渗地面产流和地下水产生的物理条件，为我国在60年代提出蓄满产流和超渗产流奠定了理论基础，并成为二水源新安江流域水文模型划分地面、地下水的依据。Horton产流理论不能解释的情况：径流中多于两种成分的存在；在下渗能力很大的地方，即使降雨强度不够大，也可以观测到地面径流现象。山坡水文学产流理论70年代初，Kirby等人提出。该产流理论认为： 在两种透水性有差别的土层重叠而形成的相对不透水界面上可形成临时饱和带，其侧向流动即成为壤中径流；如果该界面上土层的透水性远远好于其下面土层的透水性，则随着降雨的继续，，这种临时饱和带容易向上发展，直到上层全部达到饱和含水量，这时如仍有降雨补给，则将出现地面径流现象，这种径流称为饱和地面径流。山坡水文学产流理论是对Horton产流理论的重要补充，并成为日后新安江流域水文模型由二水源发展到三水源的理论动力，是其划分地面水、土壤水和地下水三种水源的理论依据。流域产流过程及方式产流过程是流域中各种径流成分的生成过程，也就是下垫面对降雨的再分配过程。产流实质上是流域降水后，水在具有不同的阻水、吸水、持水和输水特性的下垫面土层中行垂向运行时，供水和下渗一组矛盾的产物。1、超渗地面径流的产生在地面，其产流的条件是：要有供水源（降水），且降雨强度要大于下渗能力。2、壤中流的产生于非均质或层次性土壤中的透水层与相对不透水层界面上，其产流条件是：上层有供水；下层下渗能力小于上层叠；供水强度要大于下层的下渗强度；产生临时饱和带，还要具有产生侧向流动的动力条件。3、地下径流产生于包气带的下界面，其产流条件与壤中流基本相同。4、饱和地面径流产生于表层具有较强透水性的情况下，当下层有相对弱透水层存在时，可形成临时饱和带，其侧向流动即成为壤中径流；如果该界面上土层的透水性远远好于其下面土层的透水性，则随着降雨的继续，，这种临时饱和带容易向上发展，直到上层全部达到饱和含水量，这时如仍有降雨补给，则将出现地面径流现象，这种径流称为饱和地面径流。流域的产流方式指各种产流机制的组合方式，产流方式决定了流域产流的基本特征。常见的大流域的产流方式主要有以下3种：1、超渗产流方式：超渗产流方式遵循地面径流产流机制。主要发生在地下水埋藏深、包气带厚度大、土壤透水性差、植被也较差的丘陵区或干旱区。这里土壤含水量经常较低，在通常的降水条件下，下渗湿润锋面范围很小，一般在0.5米以内，达不到整个包气带的厚度。超渗产流最基本的特点是：降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流，而径流量与产流面积并不是随降雨的继续而增长，而是有增有减，径流量与产流面积主配降雨强度与下渗能力有关。2、饱和产流（蓄满产流）方式：饱和产流方式可包含饱和地面径流、壤中流和地下径流类型，或饱和地面径流和壤中径流类型，或饱和地面径流和地下径流类型。饱和产流方式多发生在包气带较薄、植被较好、土壤透水性强、下渗强度大的地区。其特点是土壤比较湿润，且接近地下水面有毛管水带，土壤层缺水量较小，一次降水下渗锋面很容易与毛管水建立水力联系，包气带很容易达到饱和。包气带饱和生，下渗趋于稳定，稳定下渗的水量产生地下径流，逐渐补给河流，降雨强度超过稳定下渗率部分的水量产生地面径流。饱和产流的主要特点是：先满足包气带最大蓄水容量的地方先产流； 一次降雨过程中，随着降雨的继续，产流面积不断增大，产流量也相应增大；对同一降水量，包气带起始蓄水量大，则产流量也大，反之产流量也小。1、超渗产流与饱和产流交替型方式：主要发生在包气带厚度约2－4米左右，土壤透水性中等，年内及多年降水量很不均匀，且地下水位较大的地区。在年内：在干旱，地下水位较低，降雨以超渗地面径流的产流机制为主。汛期，地下水比较集中，地下水位升高，有时甚至可上升到地面，则以饱和地面径流的产流机制为主。多年变化上，少水年以超渗产流为主，丰水年以饱和产流为主。2、我国一些地区的产流方式：1)我国淮河以南，雨量比较丰富的湿润地区，大体上是以饱和地面产流类型为主。2)在东北，尽管年降水量只有450－550毫米，但由于有冻土存在，在一些森林茂密的流域，土层覆盖薄，表土疏松，下渗能力大，降雨相对集中，变以饱和地面产流为主。3)西北地区，气候干燥，土层厚，地下水埋藏较深，多具有超渗地面产流型的特征。但在常年积雪补给的地区，也会以饱和地面产流为主。4)华北、东北的西南部，一般均以超渗地面产流居多。5)在滨海平原，由于地势低洼，地下水埋深浅，以及由于年内降水分配不均等，多出现超渗与饱和产流交替型。由上可见，下垫面构成的特性，虽然是决定流域产流方式的主导因素，而降水特性，包括雨量、雨强、变率等也是影响流域产流方式的重要因素。一、试题影响径流形成的主要因素有哪些？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？试述河川径流中的基流分割主要方法及研究基流的意义。径流形成的基本原理及其影响条件。径流形成原理径流是指流域的降水由地面及地下汇入河网，流出流域出口断面的水流。径流的形成过程可分为流域蓄渗过程、坡地汇流过程和河网汇流过程。径流的形成过程实质上是降水在流域空间与时间上的再分配过程。1、流域蓄渗过程降雨初期，除降落在河槽水面上的雨水直接形成径流外，大部分降水并不立即产生径流，而是消耗于植物截留、下渗、填洼与蒸散发。在降雨过程中，当降雨强度小于下渗能力时，雨水将全部渗入土壤中；当降雨强度大于下渗能力时，超出下渗强度的降雨形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。随着降雨继续，满足填洼后的水开始产生地面径流。流域上不断降雨，渗入土壤中的水使包气带含水量不断增加。土层中水达到饱和后，在一定条 件下，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流，壤中径流扩散到地面形成地表饱和径流。下渗水到达地下水面后，以地下水的形式沿直面土层汇入河槽，形成地下径流。在流域蓄渗过程中，无论是植物截留、下渗、填洼、蒸散发及土壤水的运动，水的运行均受制于垂向运行机制，水的垂向运行过程构成了降雨在流域空间上的再分配，从而构成了不同的产流机制，形成了不同的径流成分。2、坡地汇流过程满足填洼后的降水在坡面上形成片流、细沟流运动的坡面漫流。在漫流过程中，坡面水一方面继续接受降雨的直接补给而增加，别一方面又在运行过程中不断地消耗于下渗和蒸发而减少。坡面水流可能程紊流或层流，其流态与降雨强度有关，其运行受重力和摩阻力的支配。坡面漫流流程一般不超过数百米，历时亦短，故对小流域比较重要，而对大流域往往可以忽略。壤中流和地下径流同样存在沿坡地土层的汇流过程，它们都是在有孔介质中的水流运动。壤中流流速要慢于地面径流而快于地下径流。在径流形成过程中坡地汇流过程对各种径流成分在时程上起着第一次再分配作用。3、河网汇流过程指各种径流成分经过坡地汇流进入河网后，没河网向下游流出出口断面的过程。在此过程中，河网调蓄作用对净雨量在里程上再一次进行分配，使出口断面的流量过程线比降雨过程线平缓的多。河网汇流的水分运行过程，是河槽中不稳定水流运动过程，是河道洪水波的形成和运动过程，而下游断面上的水位流量的变化过程是洪水波通过该断面的直接反映。在径流形成中通常将流域蓄渗过程到形成地面径流及早期表层流过程称为产流过程，坡地汇流与河网汇流合称为流域汇流过程。产流过程中水以垂向运行为主，它构成降雨在流域空间上的再分配过程，是构成不同产流机制和形成不同径流成分的基本过程。汇流过程中水以水平侧向运行为主，水平运行机制是构成降雨过程在时程上再分配的过程，是构成流域汇流过程的基本机制。影响径流的因素影响径流形成和变化的因素主要有：气候因素、流域下垫面因素和人类活动因素。1、气候因素气候因素包括降水、蒸发、气温、风、湿度等。降水是径流的源泉，径流过程通常是由流域上降水过程转换来的。降水和蒸发的总量、时空分布、变化特性，直接导致径流组成的多样性和径流变化的复杂性。气温、湿度、风通过影响蒸发、水汽传输和降水而影响径流。2、流域下垫面因素包括：地理位置，如纬度、距海远近、面积、形状等；地貌特征，如山地、丘陵、盆地、平原、谷地、湖沼等；地形特征，如高程、坡度、坡向；地质条件，如构造、岩性；植被特征，如类型、分布，水理性质等。下垫面对垂向运行的水的再分配形成了不同的径流成分，对侧向运行的水的再分配形成出口断面的流量过程，从而影响整个径流。相对于降水是径流的源泉来说，流域则是径流的发生场和分配场，是径流形成的重要因素。3、人类活动的影响人类活动对径流的影响可分为直接与间接两类，直接影响是指人类活动使径流环节发生直接改变，如兴建水库、跨流域调水、引水灌溉，城市供水及排水等，均使径流的量、质发生变化。间接影响是指人类活动通过改变下垫面状况、局地气候，以间接方式影响径流，如植树造林、发展农业、城市化等。 基流基流一般是指补给河流的地下水，是降水渗入到地下的产流。基流由于运移速度较慢和含水层的调蓄作用，水量比较稳定，成为枯水期河流的主要补给源，对维持河流的径流连续性有重要作用，来保障枯水期河道的生态的需水量。另外，基流属于地表水资源与地下水资源的重复部分，计算基流对确定水资源总量有重要作用。基流分割方法：1、图形法：即直接在河流流量过程线上作图分析，有如下几种情况1）直线分割法：假定在一次降水前，河流流量就是地下径流。当包气带比较厚，一次降水不足以补充地下水时，采用直线分割法；反之采用斜线法。2）库捷林法：当潜水与河水有水力联系时，河流涨洪时补给地下水，藕为其上游河网的地下水排泄量，基流逐渐减小。当河水回落时，两岸地下水补给河水，基流开始增加。3）退水曲线法：当潜水与河流无水力联系时，假定雨后地下水径流迅速增加，其峰值与洪峰出现相近。则从流量过程线两端相交形成退水曲线，来分割基流。2、水量平衡法：认为山区河川径流一般是由与径流无水力联系的基岩裂隙水补给，并假定含水层的来水与地表径流间存在比例关系，建立水量平衡方程求解。3、水文模型法：通常用单一水库来演算地下水径流的出流，也有用两个线性水库来分割河川基流，用汇流模型来模拟基流。4、环境同位素与水化学方法：利用水的溶剂性质，通过测量水中溶质的量来确定基流与直接径流的比例关系。5、电子滤波法：将日径流时间历时资料作为直接径流（高频信号）和基流（低频信号）的叠加，从日流量中分割出基流。6、经验公式法：通过已经建立的经验公式来分割基流。基流退水退水曲线中含有丰富的与流域有关的信息，包括流域的蓄水特征和含水层特征。1、从最基本的流量方程来模拟退水过程，建立线性Dupuit-Boussinesq方程：Qt=Q0exp(-t/C)Qt=Q0Kt2、将基流作为水库来模拟：由于线性过程具有可叠加性，含水层可划分为多个线性水库，这些水库具有不同的退水常数Ci3、自回归模拟：建立自回归方程，确定参数Qt+1=fQt+gQt-1+et+1f=k1+k2,g=-k1*k21、经验公式法一、试题影响下渗的因素由哪些？ 影响下渗因素1、土壤特性的影响：决定于土壤的透水性和土壤前期含水量。土壤透水性真好，前期含水量越小，下渗能力越大。透水性与土壤的质地、孔隙的多少与大小有关系。一般来说土壤颗粒越粗，孔隙直径越大，透水性越好，下渗能力越强。2、降水特性的影响：降水特性包括降水强度、历时、降水时空分布。降水强度直接影响土壤下渗强度和下渗水量。当降水强度小于下渗能力时，降水全部渗入土壤。当降水强度大于下渗能力时，下渗率等于下渗能力。对裸露的土壤，强降雨击碎土颗填充土壤空隙造成下渗能力减小。降水的时程分布也影响下渗，如相同条件下，连续性降水的下渗量要小于间歇性下渗量。3、流域植被、地形条件影响：通常有植被的地区，由于植被的滞水作用，增加了下渗时间，从而减少了地表径流，增大了下渗量。地形坡度对下渗的影响是通过影响供水强度来实现的。相同降水强度下，有坡度时的供水强度将小于平地上的供水强度。此外，不同的地形条件，影响地面漫流的速度和汇流时间。相同条件下，地面坡度大，漫流速度快，历时短，下渗量小。4、人类活动的影响：人类活动即能增大下渗也能抑制下渗。如植树造林、蓄水工程均增加水的滞留时间，从而增大下渗；反之，砍伐森林，不合理耕作、则加剧水土流失，减小下渗。下渗机理下渗过程是土壤吸收水分，调节水分，并向土层在传递水分的过程。在这过程中，下渗受到土壤水作用力的支配。根据下渗曲线的递减快慢，可将下渗过程分为渗润、渗漏，渗透三个阶段。在渗润阶段，土壤含水量较小，分子力和毛管力均很大，再加上重力的作用，此时土壤吸收水分的能力很大，以致初始下渗容量很大。而且由于分子力和毛管力随土壤含水量增加快速减小，使得下渗容量迅速递减。进入渗漏阶段后，土壤颗粒表面已形成水膜，分子力几乎趋于零，平均分子量水主要在毛管力和重力作用下向土壤中入渗，下渗容量比渗润阶段明显减小，而且由于毛管力随土壤含水量增加趋于缓慢减小阶段，下渗容量的递减速度趋缓。到了渗透阶段，土壤含水量已达到田间持水量以上，这时分子力与毛管力均不起作用，控制下渗的力为重力。与分子力和毛管力相比，重力是一个小而稳定的作用力，所以在渗透阶段，下渗容量达到一个稳定的极小值，也就是稳定下渗率。确定下渗曲线的方法1非饱和下渗理论：对于非饱和土壤，总势由基模势和重力势组成φ=φm+φg取地面为参考面，指向地下向正方向，重力势可表示为φg＝z代入Richards方程： -∂θ∂t=∇∙[-Kθ∙∇φ]得到：∂θ∂t＝∂∂zDθ∂θ∂z+kθ∂θ∂z其中：D(θ)=K(θ)(dφ_m)/dθ扩散率k(θ)＝dK(θ)/dθ2饱和下渗理论：假设以湿润锋为界，上部土壤完全饱和，下部为初始含水量。湿润锋向下移动的条件为上部土壤完全饱和。动力方程：fp=Ksl+Hclfp：下渗容量Ks：饱和水力传导度l：下渗土柱长度Hc：湿润锋面处的毛管上升高度水量平衡方程：fp=θn-θ0dldt解微分方程组得到饱和下渗理论的下渗曲线公式。3经验下渗曲线：霍顿下渗公式：fp=fc+f0-fce-ktfc稳定下渗率实际上认为f0-fc与Fp-fct成正比关系菲利普公式：fp＝a2t-12+fcf实际上认为p-fc与Fp-fct成反比关系一、试题如何理解水资源可再生（可更新）性？其意义是什么？试述水量转化及其在水资源评价中的应用。试述流域水文循环过程及其科学问题。论述流域水文循环和水量转化过程及其在水资源评价中的应用？水文循环基本过程（注意流域水文循环答法）水文循环具有全球水文循环、流域水文循环和水－土－植系统水文循环等三种尺度。全球水文循环可分为水汽蒸发、水汽输送、凝结降水、水分入渗，以及地表地下径流5 个基本过程。海洋及陆地上的水蒸发，形成水汽升入空中，并被气流输送到各地。在适当条件下这些水汽凝结降水，降落到海面的降水直接回归海洋，降落到陆地表面的雨雪，一部分重新蒸发回到空中，一部分成为地面径流补给江河湖泊，一部分渗入岩土层，转化为壤中流和地下径流。地面径流，壤中流与地下径流最后亦流入海洋，构成全球性统一的，连续有序的动态大系统。流域水文循环实际上就是流域降雨径流形成的过程。降落到流域上的雨水，首先满足截留、填洼和下渗要求，剩余部分成为地面径流，汇入河网，再流过流域出口断面。截留最终耗于蒸发和散发，填洼的一部分将继续下渗，而另一部分也耗于蒸发。下渗到土壤中的水分，在满足土壤持水量需要后将形成壤中流或地下水径流，从地面以下汇集到流域出口断面。被土壤保持的那部分水分最终消耗于蒸发和散发。流域水文循环相对于全球水文循环而言，它是一个开放式的循环系统。水循环机理1、水循环服从于质量守恒定律。整个循环过程保持着连续性，既无开始也没有结尾。从实质上说，水循环是物质与能量的传输、储存和转化过程。2、太阳辐射与重力作用是水循环的基本动力。水的物理性质，在常温常压下液态、气态、固态三相变化的特性是水循环的前提条件，外部环境包括地理纬度、海陆分布、地貌形态等制约了水循环的路径、规模和强度。3、水循环广及整个水圈、并深入大气圈、岩石圈及生物圈，是由无数个不同尺度、不同规模的局部水循环所组合而成的复杂巨系统。4、全球水循环是闭合系统，但局部水循环却是开放系统。5、地球上的水分在交替循环过程中，总是携带着某些物质一起运动。水循环的作用与效应1、水文循环与地球圈层构造：地球表层由大气圈、岩石圈、生物圈及水圈组成。水圈中的水，通过周流不息的循环运动，积极参与了圈层之间界面活动，并且深入4大圈层内部，将它们耦合在一起。水循环，它上达15公里的高空，成为大气圈的有机组成部分，担当了大气循环过程的主角；下深至地表1－3公里，积极参与岩石圈中化学元素的迁移过程，成为地质大循环的主要动力；同时水作为生命的源泉生物有机体的主要部分，全面的参与生物大循环，成为沟通无机界和有机界的纽带，并将4大圈层串联在一起，组合成相互影响、相互制约的统一整体。2、水循环与全球气候：水循环一方面受全球气候变化，尤其是大气环流活动的影响，另一方面它又深入大气系统内部，极其深刻的制约了全球气候。首先，水循环是大气系统能量的传输、储存和转化者；其次，水循环通过对地表太阳辐射能的重新再分配，使不同纬度热量收支不平衡矛盾得到缓解。再次，水循环的强弱与路径，还会直接影响到各地的天气过程，甚至可以决定地区的气候基本特征，如洋流的影响。3、水循环与地貌形态及地壳运动：水循环过程中的流水以其持续不断的冲刷、侵蚀作用、搬运和堆积作用，以及水的溶蚀作用，在地质构造的基底上重新塑造了全球的地貌形态。这种地貌形态的改变，一旦超出其平衡点，就可能触发地震，甚至引起地壳运动，发生沧海桑田的剧变。4、 水循环与生态平衡：水是生命之源，是生物有机体的基本组成物质。没有水循环就不会有生命活动。同时，水循环的强度及其时空变化，是制约一个地区生态环境平衡或失调的关键。此外，一地区水循环强度的时空变化又是造成旱涝的主要原因。1、水循环与水资源开发利用：水资源可持续利用是以水资源开发利用后能获得补充更新为条件的。更新速度和补给量主要受到水循环的强度、循环周期的长短的制约，一旦水资源开发强度超过水循环更新速度或者遭受严重的污染，那就会面临水资源不足，甚至枯竭的严重局面。水循环在水资源评价中的作用1、水资源是指在水循环中能够为生态环境和人类社会所利用的淡水，存在形式有河川径流、地下水、土壤水、湖泊、冰川积雪等，其补给来源主要来自大气降水，降水是所有形式水资源的最终来源，因而一个流域的水资源总量是否丰富主要取决于降水量的多少。2、水循环速度的快慢决定了流域内水资源的可利用量。从水量上讲，流域水资源的长期可利用量应是积极参加水循环的那部分水量，利用后可以很快得到补充，这部分量的多少主要取决于水体的循环更新速度和周期的长短；从水质上讲，水体的循环速度决定了其自净能力，循环速度越快，水体防止污染的能力越强。3、水循环的各个环节是相互影响的，经常相互转化。比如地表水与地下水间的转化，流域总水资源量并不是各子水资源量的简单叠加，在进行水资源评价时要注意各种资源量间的重复量，避免得出错误的结论。4、人类对水资源的开发利用相当于在流域水循环的基础上增加了一个人工的侧支循环。人工侧支循环的规模将极大的改变原有流域水循环的规模和方式，为实现水资源的可持续利用，人类利用的水资源量应保障原有水循环的分支不遭破坏。如保证河道最低生态用水量，植被需水量等等。5、人类水资源利用作为水循环的侧支循环，经人类生产生活利用的水量最终会归于水循环，这部分水的水质往往较差，从而对整个水资源造成严重污染。因此，对回归排放回水循环的水，应尽量做到低污染排放。另外，侧支循环本身也可包括水的多次利用，从而实现水资源的重复利用，提高利用效率。水资源可再生性水资源可再生性是水资源的基本特性之一，其基本涵义是水资源通过天然作用或者人工经营能为人类反复利用的特性。从性质上，水资源可再生性可分为水质恢复和水量再生。从属性上，水资源可再生性天然再生和社会再生。 天然条件下的水资源可再生性是由水循环决定的，在此水资源的可再生性与传统的可更新性或可恢复性同义。但目前的天然水资源系统大都受到了人为作用的影响，人为作用对水资源系统的影响主要表现在：首先是人为作用影响到水资源系统的形成，从而影响了可更新水资源量，如人类活动引起气候变化，影响很多地区的降水蒸发等；其次是人类工程改变了水资源系统中水的存储方式，影响了水资源的可利用量。水资源的社会可再生性指水资源在利用过程中表现出来的特性，一是合理利用，节水，减少用水量；二是通过改善水质，使对某一用途的可利用水量增加。水资源的可再生性决定了水资源的可持续利用性，通过对水资源可再生性的研究，可以为水资源的可持续利用提供确定阀值的科学依据。水资源的自然可再生性决定了水资源的可持续利用总量，社会可再生性则体现了水资源的利用效率。因此，水资源的可再生性是解决水资源危机的理论依据，水资源的可再生性利用是解决水资源危机的重要途径。水量平衡水量平衡是指人行道选择的区域（或水体），在任意时段内，其收入的水量与支出的水量之间差额必等于该时段区域（或水体）内蓄水的变化量，即水在循环过程中，从总体上说收支平衡。从本质上说，水量平衡是质量守恒原理在水循环过程中的体现，也是地球上水循环能够持续不断进行下去的基本前提。水循环是地球上客观存在的自然现象，水量平衡是水循环的内在规律。一旦水量平衡失控，水循环中某一环节就要发生断裂，整个水循环就不复存在。反之，如果自然界不存在水循环现象，也就无所谓平衡了。水量平衡研究是水文、水资源学科的重大基础研究课题，同时研究和解决一系列实际问题的手段和方法。首先，通过水量平衡的研究，可以定量地提示水循环过程与全球地理环境、自然生态系统之间的相互联系、相互制约的关系；提示水循环过程对人类社会的深刻影响，以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制的效果。其次，水量平衡是研究水循环系统内在结构和运行机制，分析系统内蒸发，降水及径流等各个环节相互之间的内在联系，提示自然界水文过程基本规律的主要方法。通过水量分析，还以对水文测验站网的布局，观测资料的代表性、精度及其系统误差等做出判断，并加以改进。第三，水量平衡分析是水资源现状评价与供需预测研究工作的核心。从降水、蒸发、径流等基本资料的代表性分析开始，到进行径流还原计算，到研究大气降水、地表水、土壤水、地下水等四水转换的关系，以有区域水资源问题总量评价，基本上都是根据水量平衡原理进行的。水资源开发利用现状以及未来供需平衡计算，更是围绕着用水，需水与供水之间能否平衡的研究展开的，所以水量平衡分析是水资源研究的基础。第四，在流域规划，水资源工程系统规划与设计工作中，水量平衡分析不仅为工程规划提供基本设计参数，而且可以用来评价工程建成以后可能产生的实际效益。在水资源工程正式投入运行后，水量平衡方法又往往是合理处理各部门不同用水需要，进行合理调度，科学管理，充分发挥工程效益的重要手段。一、试题你认为生态水文学的科学问题有哪些水文学的基础理论问题水文学与水资源学的关系 水文学与水资源学的关系水文学主要是研究地球上水的起源、存在、分布、循环运动规律，水资源学主要研究水资源的形成、演化、运动规律及水资源的合理开发利用的基础理论。水文学与水资源学即有区别又有密切的联系。水文学是水资源学的重要科学基础，水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用。水文学是水资源学的基础。从水文学和水资源学的发展过程看，水文学具有悠久的发展历史，而水资源学是在水文学的基础上，为了研究和解决日益窋的水资源问题而逐步形成的一个知识体系。因此，可近似的认为，水资源学是在水文学的基础上衍生出来的。从研究内容上看，水文学是一门研究地球上各种水体的形成、运动规律以及相关问题的学科体系；水资源学主要研究水资源评价、配置、综合开发、利用、保护以及对水资源的规划与管理，按照水资源的定义，水资源是指可被人类利用的淡水资源，世界上大量的水中只有一小部分可以划归为水资源的范畴，水资源学对水资源的研究是建立在水文学对地球上各种水体的研究的基础之上的。水资源学是水文学服务于人类社会的重要应用。人们研究水文现象的一个重要目的就是为了更好的利用水资源，来实现水资源的可持续利用。水资源的开发利用规划与管理等工作是水文学服务于人类社会的重要应用内容。水文学中的水循环理论支撑水资源可再生性研究，是水资源可持续利用的理论依据。在对水资源进行量化进程中，根据水文规律和水文学基本理论，利用数学工具建立模拟模型，是水资源承载能力量化研究、优化配置量化研究的基础。由于人类对水资源的开发利用，使水循环过程成为自然循环与社会循环的集合，在水资源配置、水资源管理、水资源承载能力计算等模型中，要充分体现这种集合，需要把水文模拟模型作为基础模型嵌入到水资源模型中。对水文学若干基础研究领域的展望1、气候变化对水文循环时空分布的影响：全球气候变化将影响到大气、海洋和陆地的相互作用过程。近20年来波及许多国家和地区的水危机和洪涝灾害与此有相当密切的关系，这是因为由此引起的地球上太阳辐射分布的改变将影响到自然的蒸发、大气中的水汽输送和降水时空分布。水文学应对这种被称为大尺度水文学的科学研究作出贡献。2、水文时间序列演变机理及影响因子：水文时间序列的长期演变既有确定性的一面，又有不确定性的一面，目前无论从哪个方面分析，都至多只能识别水文时间序列的局部特性，而不能识别其全部特性，因此水文时间序列的长期演变规律至今无法在衫精度范围内予以提示。这也是水文中长期预测预报精度仍不能满足实际生产需要的原因。3、 产汇流理论和分布式水文模型：提示降雨径流形成即产汇流机理，并寻找根据降雨时空分布计算流域出口断面流量过程的方法，是水文学研究的核心问题之一。目前水文学基本上都是将流域作为一个整体来进行研究的，这样势必忽略了气候因子和下垫面因子均呈现空间分布不均匀的事实。分布式水文模型能为真实地模拟现实世界的流域降雨径流形成的物理过程提供有力的工具，因为分布式水文模型能客观地反映气候和下垫面因子的空间分布对流域降雨径流形成的影响。1、水文尺度问题及水文相似性问题：在不同的时空尺度下，水文现象一般具有不同的规律。在这种情况下，水文学家寻求水文规律总是先认识一定尺度的水文规律，然后通过提示不同尺度之间的联系，再把这个规律推论到其他尺度上去。水文尺度问题与水文相似性问题密切相关，因为如果能寻找出水文相似性，那么就可以通过这种相似性来处理水文尺度问题。例如，近些年来研究发现，有些水文现象受到分形理论的影响。按照分形理论，在一定尺度范围内，具有自相似性的水文现象，其不同尺度的规律性之间的关系取决于一种称为变换的简单变换。因此，对于具有自相似性的水文现象，通过变换就可以将该水文从一种尺度下获得的规律变换成另一种尺度的规律。由于水文的复杂性，水文学家目前对水文相似性了解还初步。可以看出，水文尺度和水文相似性的研究，对从理论上解决无实测水文资料情况下水文规律的探求问题具有深远的理论意义和重大的应用价值。2、数字水文学：在数字化技术支持下，水文信息采集将从目测、器测发展到遥测遥感，从点测发展到面测，从表态观测发展到动态观测。水文信息的传输、储存、处理将从人工、机械辅助发展到自动化、智能化。数字化技术给揭示和探索水文规律或机理带来的影响更值得关注，如数字高程模型DEM为分布式水文模型的建立提供了重要支持。3、同位素水文学：通过示踪技术，确定降雨和径流的一一对应关系，径流成分形成机制及分割方法，流域汇流速度的计算公式，坡面水流的存在形式，以及水流在多孔介质中的运移形态等。4、生态水文学：5、人类活动与水文学的关系：一、试题试述人类活动的水文效应及其研究方法？气候变化及人类活动如何影响流域径流形成？试述人类活动的水文效应及其研究方法由于自然或人为因素，使地理环境发生改变，从而引起水循环要素、过程、水文情势发生变化，称为水文效应。人类活动的水文效应可分直接与间接两类，直接影响是指人类活动使水循环要素的量、质或时空分布直接发生变化，如兴建水库、跨流域引水工程、作物灌溉、城市供水或排水等。间接影响指人类活动通过改变下垫面状况、局地气候，以间接方式影响水循环各要素。如植树造林、发展农业、城市化等。 不同的人类活动，其水文效应的影响规模、变化过程、及变化性质上的可否逆转等均各异。例如跨流域引水、大型水库等水利工程措施，这类活动埋单短、范围小，但可突然改变水循环要素，而且一旦改变，将发生持久变化，长期而不可逆转的存在下去。而植树造林、城市化等长期的人类活动，其水文效应是渐变的，且对水文要素的影响也是逐渐加重的。水文效应的强度与原水体水量的大小有关，影响的改变量与总量是相对而变的。总之，人类活动对水循环有很大的影响，而水循环的改变，又会引起自然环境的变化。这种变化可能昌朝着有利于人类的方向发展，也可能朝着不利于的方向发展。人类活动水文效应的研究，通常是先对影响导致的后果进行调查，做出定性的分析，然后按照实际资料进行宣的计算。水文效应的定量化学，基本原理是建立在水循环过程的一系列基本理论和方法上的。1、水量平衡法：根据水量平衡原理和方法，分析主要要素受人类活动影响后的差异和变化，即按平衡的自然状况，结合人类活动改变某一分量来计算。多年平均情况下的流域水量平衡为：径流＝降水－蒸发，受人类活动影响后仍然满足上述方程。一般可认为人类活动对降水要素的影响较小，可假设降水不变。2、对比分析法：一是按同一测站历史资料对比计算，即按人类活动前后的观测或史料记载进行对比分析。比如用人类活动以前的降雨径流资料建立降雨径流相关曲线，然后用人类活动以后的降雨资料推出径流量，与实测径流量相对比。二是不同流域的对比计算，即选条件相同或相似的未经人类活动影响的水文测站与研究测站同期资料进行对比。3、流域水文模拟法：一是用人类活动影响前，或影响很小的资料率定模型的参数，再对率定的参数进行检验，然后用率定的模型来摖自然状况下的径流过程，并与实测资料进行对比，以此来鉴别人类活动对径流的影响。另一方面，也可以改变模型中反映下垫面条件变化较敏感的参数，逐年拟合受人类活动影响后的资料，并分析该参数的变化规律，用以预测未来的水文情势。一、试题论述中国水资源开发利用问题及其对策。论述中国水资源的时空分布特点及其开发利用对策？中国水资源的时空分布特点地区分布：因受海陆位置、水汽来源、地形条件等因素影响，我国水资源的地区分布很不均匀，总趋势是由东南沿海向西北内陆递减。降水是水资源的重要补给来源。河川径流的地区分布趋势与降水分布基本一致，但由于受地面因素的影响，地区分布更不均匀。按照年降水量和年径流的多少，全国大致可划分为水资源条件不同的5个地带：1、多雨－丰水带：年降水量大于1600毫米，年径流深超过800毫米，年径流系数在0.5 以上。包括浙江、福建、台湾、广东等省的大部分地区，广西东部、云南西南部、西藏东南部以及江西、湖南、四川西部的山地。1、湿润－多水带：年降水量800－1600毫米，年径流深200－800毫米，年径流系数为0.2－0.5。主要包括淮河两岸，长江中下游地区，云南、贵州，四川、广西等省大部入东北的长白山区。2、半湿润－过度带：年降水量400－800毫米，年径流深50－200,年径流系数0.1－0.25。包括黄淮海平原，东北三省、山西、陕西的大部分，甘肃和青海的东南部，新疆北部和西部山地，四川西北部和西藏东部。3、半干旱－少水带：年降水量200－400毫米，年径流深10－50毫米，年径流系数在0.1以下。包括东北地区西部，内蒙古、宁夏、甘肃的大部分地区，青海、新疆的西北部和西藏部分地区。4、干旱－干旱涸带：年降水量小于200毫米，年径流深小于10毫米，有的地区为无流区。扬内蒙古、宁夏、甘肃的荒漠和沙漠，青海的柴达木盆地，新疆的塔里木盆地和准噶尔盆地，西藏北部地区。季节变化：河川径流量的季节变化取决于河流的补给条件。按照河流补给情况，全国大致可分为三区：1、秦岭以南主要为雨水补给区，河川径流量的季节变化主要受降水季节分配的影响，夏汛比较突出。因流域的调节作用，河流少雨季节一般比多雨季节滞后一个月左右。2、东北地区、华北地区、黄河上游和西北一些河流，为雨水和冰雪融水补给区，有春、夏两次汛期，年径流过程线呈双峰型。但一般春汛水量不大。3、西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水补给，径流量的变化与气温有密切关系，年内分配比较均匀。多年变化：受气候条件多年变化周期的影响，水资源量也往往具有多年的变化周期性。水资源开发利用存在的问题1、水资源供需矛盾问题我国的水资源问题丰富，但人均、亩均水量较少，且水资源的时区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应。由于人口持续增长和经济高速发展，工农业和人民生活用水持续增加，使水资源供求矛盾更趋激化。在我国，一方面是供水量不足，另一方面是用水效率低下，属粗放型用水，且水资源浪费严重，这大大加剧了全国性的水资源供需矛盾。2、洪涝旱灾频繁发生问题中国的主要洪涝旱灾发生在七大江河流域，这一地区是我国祔经济最发达的地区。洪灾造成严重的经济财产损失，威胁人民生命安全。旱灾会引起严重的水资源不足，甚至导致全国性或地区性的供水危机。3、水污染与水环境问题供水水源受到严重污染既造成环境污染，也是供水不足的重要原因。过度的水资源开发利用对生态、环境破坏明显，如沙漠化、河流断流，水土流失、地面沉降等问题。4、水资源管理问题 对水资源本身的认知不足，仅把水做为资源，而忽略生态环境因素的观念导致一系统的水资源开发利用决策失误，造成重大损失，如华北平原的深层地下水开采。各区域的水资源因地方利益问题缺乏统一管理。水资源的价值未能在水价中完全体现，存在着水价过低，不敷供水成本的问题。开发利用对策1、坚持“适水发展”，建立节水型社会。2、严格执行水污染防治法规，保证水质和水环境安全。3、大力开发利用非常规水资源。4、加强水文水资源科学应用基础研究。5、建立政府与市场相结合的水资源配置机制。6、完善水事决定机制。一、试题生态水文学的科学问题有哪些生态水文学是研究有关生态圈与水文圈之间的相互关系以及由此产生的相关问题的一门新兴学科。生态水文学重点研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理，提示植物与水的相互作用关系，回答与水循环过程相关的生态环境变化的原因与调控。生态水文学的研究归纳为3个主要方向：一是流域中区域水文循环过程中生态与水文相互作用与影响问题，研究生态过程如何影响流域或区域的，包括河道内水生生态系统对河流水文过程的作用；二是流域水利工程措施作用和影响流域内的生态系统，也就是流域水文过程或水文情势变化对生态系统有何影响的问题，包括河道内和河道外相关区域；三是生态水资源问题，研究流域内各种生态系统的水资源需求和水消耗规律，包括不同水供给情况下的生态水分胁迫的响应机理。前两个方面可以称为生态水文学的水文过程领域，后者则是生态水文学的水资源问题领域。可以认为生态水文学是基于水文学和生态学理论基础的包含生态水文过程与生态水资源两个理论与实践相结合的学科体系。1生态水文过程生态水文过程研究存在多方面的来自学科交叉与村民委员会观念上的和技术手段上的等诸多困难，面临的最大挑战在于缺乏生态过程要素中有关水文的一些关键性的数据和信息积累，如植被结构如何影响降雨和雪的截留作用，土壤水分的有效性有水汽压差如何控制着植物功能性组分的蒸腾作用等，而且存在比水文过程更加复杂和困难的尺度问题。1.1水文过程对生态系统的影响这是早期生态水文学的核心领域，以流域水利工程措施如何作用和影响流域内生态系统为主要研究内容，以及针对湿地生态系统——湿地、沼泽、泥炭地和水文生态系统等，研究水生生态对水文情势变化的响应。另外，全球变化和人类活动共同作用下水文过程变化及其水资源的时空再分配淡水生态系统的影响，以及人类由此从淡水生态系统中丧失的生态服务功能及其未来变化趋势，将是生态水文学的核心科学问题。生态系统与水文过程一样有着时间与空间的尺度效应，并且这种尺度效应与水文过程的尺度效应有着不同的范畴。应研究生态水文学的多尺度问题，并将这种尺度与已有的水文尺度建立联系。 1.2生态系统对水文过程的影响生态系统对水分的消耗以及植被系统蒸散发作用对水文循环过程起着重要影响，如森林和草地植被对流域产汇流的影响以及区域生态系统碳排放与水分结合对区域降水过程的影响等。森林水文生态作用研究内容主要是以不同的时空尺度来了解主认识森林植被变化与水分运动的关系以及与之相伴随的生物地球化学循环、能量转换。为研究流域生物地球化学过程中的生态水文耦合与水土界面的可持续管理问题，需要研究大气－土壤－植物界面相互作用（SVAT）的原理研究及相关模型的建立。这同时涉及到生态系统的尺度问题。由于土地利用与覆被变化是陆地生态系统变化的主要表现，生态水文学的另一个热点问题是围绕土地利用与覆被变化，分析流域水文过程的响应过程。2生态水资源生态水资源领域主要是生态需水及相关问题的研究。人类对淡水资源的开发利用，必须将陆地淡水生态系统和环境质量维持的需水量纳入到人类社会水资源利用的整体中，建立基于这种考虑的全新的水资源理论体系，研究面向生态环境的流域水资源主人与开发利用模式的研究。其中生态需水量的定义及量化是重点。生态需水量的研究目前可分为河道内生态需水量和河道外生态需水量两大体系。生态需水量指维护生态系统正常结构、功能与完整性所需要的水分，强调的是满足不同生态环境体系维持其正常生态体系健康的基本水量需求，生态需水量不仅与生态类型密切相关，而且还与生态系统的结构和生态特征关系密切，不同类型的生态体系，其需水量不同，对植被生态而言，其需水量主要表现在生长期间的有机体水分平衡以及蒸腾耗散，因此还与所处地域的气候、水文条件有关。生态需水量的计算方法：1、水量平衡法：将区域水资源多年平均消耗项扣除水域蒸发、境外排泄和人类利用等量后作为生态需水量。2、以植被蒸散发特性参数为基础，利用一些经验和半经验方法计算较小空间尺度植被生态系统需水量。3、基于遥感与GIS技术的区域生态需水量估算法：依据不同气候带与降水等条件，开展自然生态系统分区，通过不同植被类型的蒸散发计算，估算生态需水或生态耗水量。一、试题如何理解湖泊、沼泽的水量平衡与调节作用？湖泊沼泽的水量平衡指在一定区域一定时间内其收入的水量与支出的水量的差额等于该区域的蓄水变化量。湖泊沼泽的收入水量一般为降水及上游径流来水，支出水量为蒸发量或径流排泄量，其中沼泽以蒸发为主。当上游来水增多时，湖泊沼泽的水体面积将会变大，水位上升，蓄水量增大，流向下游的流量要小于流入水量。在水量上降低了下游河段的洪峰流域，在时间上滞缓了洪峰发生的时间，发挥调蓄作用。湖泊沼泽调蓄能力的大小主要决定于蓄水能力，蓄水能力越强，调蓄能力越大。 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