本研究在湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站第Ⅱ集水试验区进行,以湖南会同的杉木人工林为研究对象,在对其林冠结构特征提取的基础上,对其林冠截留、林内穿透雨和树干茎流的水文效应进行观测分析,进而探讨会同杉木人工林林冠降雨再分配的变化特征影响因素,为杉木人工林林地的水量平衡以及森林生态系统水文功能机理研究提供基础数据和理论依据。主要研究结果如下:(1)大气降水的特征决定着林地水分循环的形式,特别是降雨强度和降雨量级这两个影响因子,其影响着林地径流的形成速度。2015年试验地共观测了 105场降雨,测得林外降水量为1535.0mm,最大场降雨量为122.1mm,最小场降雨量为0.2mm,平均场降雨量为14.6mm,平均场降雨强度1.6mm/h;降雨量级主要有小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨,未出现特大暴雨;总降雨历时为959h,场降雨最长时间为56h;场降雨最长雨前干燥期为269h,平均雨前干燥期为71.3h。(2)在森林与降水的关系中,不同的植被其林冠层对降水的分配是不尽相同的。本论文研究得知2015年试验地林外总降水量为1535.0mm,其中,产生穿透雨95次,穿透雨总量为1252.6mm,平均穿透雨量为13.2mm;产生树干茎流的降雨有33次,树干茎流总量为28.2mm,平均树干茎流量为0.85mm;产生林冠截留105从,林冠截留总量为254.2mm,平均林冠截留量为2.42mm。(3)不同的降雨强度、降雨量级对林冠层降雨再分配的影响不同。平均穿透雨量、平均树干茎流随降雨强度的增加呈明显的上升趋势,而林冠截留率与降雨强度呈明显的负相关关系。在对不同降雨量级的降雨动态过程比较发现,在降雨初期,林冠截留量和降雨量拟合度较高,但随着降雨量的持续增加,林冠截留量产生一个临界点,增加速度放缓或出现负值。在降雨量级小于林冠截留饱和持水量的情况下,穿透雨和树干茎流都可能不会出现;随着降雨量级增大到超过林冠饱和持水量后,会产生树干茎流;在降雨量级为大雨、暴雨或大暴雨时,林冠层快速饱和,多余的降雨暂存在枝叶上,又在重力作用下,降雨以穿透雨及树干茎流的形式落下,相当于林冠层是个暂时存储器,将降雨短暂存储后再释放出来,产生降雨延滞效应。(4)湖南会同杉木人工林2015年林冠截留量为254.2mm,林冠截留率为16.55%,。应用Gash模型模拟年累积林冠截留量为235.52mm,模拟值比实测值小18.64mm,低估约 7.37%。(5)研究中湖南会同杉木人工林穿透雨、树干茎流、林冠截留与林外降水呈正相关。从各拟合方程可以得出杉木人工林冠层饱和持水量S为1.327mm,树干持水能力St为 0.261mm,树干茎流系数Pt为0.029mm。其中S值对模型的影响最大,当S值增加10%引起林冠截留总量模拟值增加8.42%,当S值减少10%引起林冠截留总量模拟值减少1.2%。(6)通过对湖南会同杉木人工林林冠截留Gash模型模拟可知,模型能够较好的适应研究区林冠截留模拟。2015年105次降雨林冠截留累积量模拟值为235.5mm,实测值为254.2mm,模拟值(Im)比实测值(Is)偏低18.64mm。本文对模型参数进行敏感性分析发现,模型主要受E/R值的影响,由于平均蒸发率(E)与平均降雨强度(R)都为变量,受季节、气候、昼夜、风速等多种因素影响,选取尺度越小,E/R值的精度更高。