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森林植被对水文过程的影响机制是植被与环境关系的核心问题之一,林冠截留作为植被影响水文过程的首要表现,更为国内外学者广泛关注。以往有关森林截留降雨过程的研究,多考虑降雨特征、植被特征、蒸发过程的影响,很少研究风造成的枝叶摆动,以及这种摆动对林冠降雨饱和截留量的减少作用。本文通过室内模拟实验,确定了风速对截留过程的影响规律,据此改进Gash模型,并对模型模拟结果进行了验证。本研究旨在揭示风速对林冠截留降雨过程的影响机制,发展森林水文学,得到的主要结果如下:
1.树木枝叶在第一次摆动后的截留损失量最大,随着摆动次数的增加,截留损失逐渐减小。截留损失量与摆动幅度呈正相关关系,摆动幅度越大,树枝总截留的损失量也越高,反之亦然;
2.风速与截留量呈负相关关系,截留量随风速的增大而显著减少,直到减小到某一临界值,截留量将不随风速的增大而减少;
3.根据室内模拟实验,推导出长白山阔叶红松阔叶林风速与截留量的经验关系,S=1.14+1.013e-1.563U。将该关系应用到Gash模型中,利用2005年-2008年6月至8月实测降雨和气象要素数据对林冠截留进行模拟。相比Gash标准模型的模拟结果,改进后的Gash-wind模型能充分考虑截留过程中风对截留量影响的动态过程,模拟精度提高了7.35%。