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1、会计学1湿地湿地(sh d)的生态水文过程的生态水文过程第一页，共37页。n n水文过程是决定各种湿地类型形成与维持，以及水文过程是决定各种湿地类型形成与维持，以及湿地过程的唯一最重要的因素。湿地过程的唯一最重要的因素。n n湿地水文过程取决于气候和地形条件。湿地水文过程取决于气候和地形条件。n n湿地水文过程可直接改变湿地环境的理化湿地水文过程可直接改变湿地环境的理化(lhu)(lhu)性质，特别是氧气的可获取性及相关性质，湿地性质，特别是氧气的可获取性及相关性质，湿地环境的改变也会影响湿地水文过程。环境的改变也会影响湿地水文过程。n n湿地环境条件直接影响湿地的生物类群。湿地环境条件直接影
2、响湿地的生物类群。第1页/共37页第二页，共37页。气候气候(qhu)地形地形第2页/共37页第三页，共37页。第一节第一节 湿地水文湿地水文(shuwn)要素要素n n降水与蒸散发(snf)n n集水区和径流n n洪水和河缘湿地n n持续时间和周转率n n地下水和地表水第3页/共37页第四页，共37页。1.1.降水与蒸散发降水与蒸散发2.2.降水包括降雨和降雪，随地理、时间和季降水包括降雨和降雪，随地理、时间和季节变化，变化依赖于大气和地形因素。节变化，变化依赖于大气和地形因素。3.3.部分降水被植物覆盖截留，保存在树冠层，部分降水被植物覆盖截留，保存在树冠层，叫做截留量，实际透过植被达到下
3、面的水叫做截留量，实际透过植被达到下面的水量叫贯穿降水量，植被茎秆留下的水量称量叫贯穿降水量，植被茎秆留下的水量称为为(chn wi)(chn wi)茎流量。茎流量。4.4.截留量取决于总的降水量以及植被发育的截留量取决于总的降水量以及植被发育的阶段。阶段。5.5.截留量在研究单次大暴雨时可忽略不计，截留量在研究单次大暴雨时可忽略不计，但在湿地水量平衡研究中十分重要。但在湿地水量平衡研究中十分重要。第4页/共37页第五页，共37页。从湿地水或者土壤中蒸发出的水加上通过维管植物到达大气的从湿地水或者土壤中蒸发出的水加上通过维管植物到达大气的水汽被统称为蒸发蒸腾作用，简称蒸散发，是一个与降水相反水
4、汽被统称为蒸发蒸腾作用，简称蒸散发，是一个与降水相反的过程。的过程。蒸散发与环境因素和植物自身性质相关。温度，风速，叶片气蒸散发与环境因素和植物自身性质相关。温度，风速，叶片气孔等。孔等。植物对于植物对于(duy)(duy)湿地水分的蒸散发有什么影响？增加？降低？湿地水分的蒸散发有什么影响？增加？降低？第5页/共37页第六页，共37页。2.2.集水区和径流集水区和径流 降雨被拦蓄时，无法形成地表径流，拦蓄降雨被拦蓄时，无法形成地表径流，拦蓄的积水通过蒸发和下渗输出系统。的积水通过蒸发和下渗输出系统。当雨量超过土壤下渗能力当雨量超过土壤下渗能力(nngl)(nngl)，雨水汇，雨水汇集成径流，并
5、在更大更广泛的低洼处汇集，集成径流，并在更大更广泛的低洼处汇集，形成湿地。形成湿地。由集水区形成的湿地受到地表水的影响：由集水区形成的湿地受到地表水的影响：坡面漫流和河川径流。坡面漫流和河川径流。集水区形成的湿地水量呈现明显的波动性。集水区形成的湿地水量呈现明显的波动性。第6页/共37页第七页，共37页。3.3.洪水和河缘湿地洪水和河缘湿地 洪水是河流水位超过河漫滩地面溢流洪水是河流水位超过河漫滩地面溢流(y li)(y li)的的现象，是一种自然灾害，但也仅是水文过程自现象，是一种自然灾害，但也仅是水文过程自然变化的一部分。然变化的一部分。洪水规模与降水、径流速率、植被等密切相关。洪水规模与
6、降水、径流速率、植被等密切相关。传统工程防洪由于损失天然调蓄洪水的能力，传统工程防洪由于损失天然调蓄洪水的能力，经常产生众多问题，例如增加下游地区的洪水经常产生众多问题，例如增加下游地区的洪水风险，产生地质灾害等。风险，产生地质灾害等。洪水既有负面作用，也具有正面效应。洪水既有负面作用，也具有正面效应。洪水能够为土壤提供大量水分和营养物质，补洪水能够为土壤提供大量水分和营养物质，补充地下水等。充地下水等。第7页/共37页第八页，共37页。4.持续时间和周转率 湿地水的持续时间或者更新率或者水周转率是湿地最为关键的要素，影响湿地的寿命。湿地系统的物理、化学和生物属性取决于系统的开放度，水的更新率
7、是开放度的一个重要指标。由于湿地中水体不均匀混合，使得计算(j sun)得到的水流经湿地的滞留时间要长于时间的滞留时间。第8页/共37页第九页，共37页。5.5.地下水与地表水地下水与地表水 地下水是湿地重要地下水是湿地重要(zhngyo)(zhngyo)水源之一，水源之一，存在于岩石颗粒之间或细微的裂缝中，存在于岩石颗粒之间或细微的裂缝中，这些含水的岩石称为蓄水层。这些含水的岩石称为蓄水层。地下水通过影响包气带土壤水分和盐分地下水通过影响包气带土壤水分和盐分间接影响天然植物生长状态。间接影响天然植物生长状态。地下水主要通过向上的运动补充土壤水地下水主要通过向上的运动补充土壤水分。分。地下水与
8、湿地系统间存在流注地下水与湿地系统间存在流注-回灌作用。回灌作用。第9页/共37页第十页，共37页。第二节第二节 湿地湿地(sh d)水平衡水平衡n n湿地水文周期n n湿地水量平衡(pnghng)n n湿地水量平衡(pnghng)的要素n n湿地水量预算第10页/共37页第十一页，共37页。1.湿地水文周期水文周期是湿地水位(shuwi)的季节性变化格局，表现为湿地表层和亚表层水位(shuwi)的升降。第11页/共37页第十二页，共37页。不同不同(b tn(b tn)类型的湿地具有特定的水文周期，而其年际间的稳定类型的湿地具有特定的水文周期，而其年际间的稳定性决定了湿地的稳定性。性决定了湿
9、地的稳定性。湿地的水文周期每年都不同湿地的水文周期每年都不同(b tn(b tn)，但从长时间看具有一定的循，但从长时间看具有一定的循环期。环期。第12页/共37页第十三页，共37页。2.2.湿地水量平衡湿地水量平衡水分收入：降水、地表径流及地下水补给水分收入：降水、地表径流及地下水补给水分支出：水分支出：蒸发、地表径流及下渗蒸发、地表径流及下渗人为作用会导致极端现象，挖沟渠排水、人为作用会导致极端现象，挖沟渠排水、河流河流(hli)(hli)改道、围湖造田等等。改道、围湖造田等等。湿地的水文状况由三个因素影响：湿地的水文状况由三个因素影响：a a 水的水的流入和流出之间的平衡；流入和流出之间
10、的平衡；b b 景观的表面轮景观的表面轮廓；廓；c c 亚表层土壤、地质和地下水条件。亚表层土壤、地质和地下水条件。第一个因素定义了湿地的水量平衡，后两第一个因素定义了湿地的水量平衡，后两个定义了湿地的储水能力。个定义了湿地的储水能力。第13页/共37页第十四页，共37页。湿地水文循环过程决定了湿地的水量湿地水文循环过程决定了湿地的水量(shu(shu lin lin)平衡，包括湿地植平衡，包括湿地植被对降水的再分配；湿地降水径流形成过程；湿地地表层径流；湿被对降水的再分配；湿地降水径流形成过程；湿地地表层径流；湿地蒸散发过程等。地蒸散发过程等。降水受到植物的影响：影响降水形式的空间格局，对降
11、水的再分配降水受到植物的影响：影响降水形式的空间格局，对降水的再分配径流形成过程对不同类型湿地而言具有明显差异。径流形成过程对不同类型湿地而言具有明显差异。第14页/共37页第十五页，共37页。3.3.湿地水量平衡要素的测量湿地水量平衡要素的测量(cling)(cling)地表水：指湿地中开阔的水域。湿地中不地表水：指湿地中开阔的水域。湿地中不同部分的地表水水位是变化的，因此地形同部分的地表水水位是变化的，因此地形信息对于估算水量十分重要。信息对于估算水量十分重要。降水：是湿地水量平衡的主要输入来源，降水：是湿地水量平衡的主要输入来源，短时降水用雨量计测量短时降水用雨量计测量(cling)(c
12、ling)。表面流（地表径流）：地表径流主要由降表面流（地表径流）：地表径流主要由降水转化，转化比例取决于气候因素。包括水转化，转化比例取决于气候因素。包括地面径流和河川径流。流量计测量地面径流和河川径流。流量计测量(cling)(cling)。土壤水：多年平均变化为零，但每年的土土壤水：多年平均变化为零，但每年的土壤水都不相同，各个季节也有差异。土壤壤水都不相同，各个季节也有差异。土壤水是生物需水量的重要组成部分。水是生物需水量的重要组成部分。第15页/共37页第十六页，共37页。地下水：地下水对湿地的影响因湿地类型地下水：地下水对湿地的影响因湿地类型(lixng)(lixng)而异，有些而
13、异，有些影响较大，有些毫无作用。根据地下水与湿地的关系，湿地可分影响较大，有些毫无作用。根据地下水与湿地的关系，湿地可分为流注湿地和回灌湿地。较难直接测量，利用水量守恒计算。为流注湿地和回灌湿地。较难直接测量，利用水量守恒计算。潮汐：是海岸湿地的重要水文要素，会造成土壤盐碱化等负面作潮汐：是海岸湿地的重要水文要素，会造成土壤盐碱化等负面作用，但也能够带走多余盐分、重建有氧条件和提供营养。实测，用，但也能够带走多余盐分、重建有氧条件和提供营养。实测，检测涨退潮的水位变化。检测涨退潮的水位变化。蒸发蒸腾：液态水变成气态水蒸气的过程，受到温度、湿地、风蒸发蒸腾：液态水变成气态水蒸气的过程，受到温度、
14、湿地、风速等条件的控制。速等条件的控制。第16页/共37页第十七页，共37页。第17页/共37页第十八页，共37页。4.湿地水量(shu lin)预算一般预算模式：第18页/共37页第十九页，共37页。主要计算主要计算(j sun)(j sun)量的预算量的预算降水量：降水量：第19页/共37页第二十页，共37页。表面(biomin)流：第20页/共37页第二十一页，共37页。洪峰(hngfng)径流量：第21页/共37页第二十二页，共37页。沟渠(guq)化水量：第22页/共37页第二十三页，共37页。地下水大部分湿地对地下水或者受地下水的影响(yngxing)很小，因为湿地一般具有透水性较
15、差的土层。第23页/共37页第二十四页，共37页。第24页/共37页第二十五页，共37页。蒸发(zhngf)蒸腾率：与水面（或叶表面）蒸汽压和上层空气蒸汽压之间的差值成正比。蒸发蒸腾量的计算除了直接测量，一般可利用一些公式(gngsh)进行计算，公式(gngsh)参数往往是一些气象数据。第25页/共37页第二十六页，共37页。第三节第三节 湿地湿地(sh d)的水深与水位的水深与水位n n水深与湿地植被(zhbi)n n最低生态水位第26页/共37页第二十七页，共37页。1.水深与湿地植被的关系(gun x)不同水深环境梯度下的群落结构年内水深大于0m，群落以水生植物为主年内水深低于0m，群落
16、逐渐演替为旱生植物年内水深变幅大于1m，优势种为藻类年内水深变幅0.9-1m，优势种为藻类、草本年内水深变幅0-0.8m，优势种为草本第27页/共37页第二十八页，共37页。不同深度环境的生态特征变化（芦苇）不同深度环境的生态特征变化（芦苇）随年平均水深增加，平均株高和茎粗均增加。随年平均水深增加，平均株高和茎粗均增加。平均密度和平均盖度与水深呈非线性变化，表明水深过低和平均密度和平均盖度与水深呈非线性变化，表明水深过低和过高都影响芦苇的生长。过高都影响芦苇的生长。盖度指植物地上部分盖度指植物地上部分(b fen)(b fen)植投影的面积占地面的比率。植投影的面积占地面的比率。第28页/共3
17、7页第二十九页，共37页。2.最低生态水位水是生物体的重要组成部分，也是生命之源。根据水对生物的生长发育的不同(b tn)基点，可分为最高、最适和最低三个基点。低于最低：水分不足使生物体内能力代谢紊乱，能力利用效率降低，植物生长和生物合成作用减弱，原生质结构破坏，物质吸收和运输受阻。高于最高：抑制有氧呼吸，组织水分和矿物质吸收，各个器官和组织萎缩、腐烂。第29页/共37页第三十页，共37页。第四节第四节 水文水文(shuwn)与湿地系统的与湿地系统的相互作用相互作用n n水文对湿地(sh d)生态系统的影响n n湿地(sh d)生态系统对水文的影响第30页/共37页第三十一页，共37页。1.水
18、文对湿地生态系统的影响对植物物种组成与丰富度的影响物种组成与丰富度水文过程对湿地物种组成和多样性影响具有两面性，受水文周期和自然能量的影响。限制作用：选择耐淹植物排除不耐淹植物。促进(cjn)作用：流水促进(cjn)矿物质更新，改变氧条件，提高空间异质性。很难在水文条件变化与湿地植物间建立直接的联系，它们更多地取决于营养状况与水位条件。第31页/共37页第三十二页，共37页。对动物物种组成与丰富度的影响对动物物种组成与丰富度的影响大型无脊椎动物：静水环境下种群丰富度较高。大型无脊椎动物：静水环境下种群丰富度较高。浮游动物：在洪水过后特别丰富。浮游动物：在洪水过后特别丰富。鱼类：上游水会影响下游
19、中的鱼类，洪水有利于提供食物和栖息地。鱼类：上游水会影响下游中的鱼类，洪水有利于提供食物和栖息地。鸟类：具有较广的活动范围鸟类：具有较广的活动范围(fnwi)(fnwi)，但对长期水文变化较敏感。，但对长期水文变化较敏感。两栖动物：水质较差则无法生存，水位波动对其丰富度有影响。两栖动物：水质较差则无法生存，水位波动对其丰富度有影响。生物膜：包括藻类、细菌等。受到深度、干湿交替频率、水流速等生物膜：包括藻类、细菌等。受到深度、干湿交替频率、水流速等方面影响。方面影响。第32页/共37页第三十三页，共37页。对初级生产力的影响对初级生产力的影响水流停滞的湿地或持续淹水和排水的湿地具有水流停滞的湿地
20、或持续淹水和排水的湿地具有(jy(jy u)u)低的低的生产力，而具有生产力，而具有(jy(jy u)u)缓流湿地或开放型的河滨湿地则具缓流湿地或开放型的河滨湿地则具有有(jy(jy u)u)较高的生产力。较高的生产力。水文过程是营养物质输入的主要途径。水文过程是营养物质输入的主要途径。水文条件在淡水草本沼泽生产力的影响不确定。水文条件在淡水草本沼泽生产力的影响不确定。第33页/共37页第三十四页，共37页。对有机物累积和输出的影响对有机物累积和输出的影响由于初级生产力的增加或分解与输出的降低而累积过由于初级生产力的增加或分解与输出的降低而累积过剩的有机物质，与流水体相连的湿地通常具有较高的剩
21、的有机物质，与流水体相连的湿地通常具有较高的输出率，而水文隔绝的地通常具有少的有机物质输出。输出率，而水文隔绝的地通常具有少的有机物质输出。水文对分解途径的影响目前还不是水文对分解途径的影响目前还不是(b shi)(b shi)很清楚。很清楚。对营养物质循环的影响营养物质随降水、河流洪水、潮汐、地表和地下径流输入湿地，营养物质的输出主要(zhyo)受水流输出的控制。营养物质流也是湿地生产力和分解能力的重要决定因素。第34页/共37页第三十五页，共37页。2.湿地生态系统对水文的影响植物的影响直接影响：减缓水流、持留降水、蒸发蒸腾等。间接影响：改变地貌特征，土壤渗透(shntu)型性等，影响水文
22、过程。化学影响：导致水体pH值、溶解氧、营养元素的改变。第35页/共37页第三十六页，共37页。动物的影响动物的影响(y(y ngxingxi ng)ng)直接影响直接影响(y(y ngxingxi ng)ng)：通过滤食作用、集聚分布、掘：通过滤食作用、集聚分布、掘穴活动等改变水流模式、水流速度以及沉积物渗透性穴活动等改变水流模式、水流速度以及沉积物渗透性等。等。间接影响间接影响(y(y ngxingxi ng)ng)：通过改变营养条件、有机质累：通过改变营养条件、有机质累积等环境特征，与湿地植被、沉积物等共同作用，进积等环境特征，与湿地植被、沉积物等共同作用，进而影响而影响(y(y ngxingxi ng)ng)水文过程。水文过程。第36页/共37页第三十七页，共37页。