我国水资源短缺,且在地区分布上也极不均匀。水资源最短缺的是华北地区,该区人口占全国的34.8%,GDP占全国的32.3%,其经济、社会发展对我国可持续发展至关重要,然而水资源对该区发展的“瓶颈”制约问题至今没有得到彻底解决。为从根本上解决华北平原水资源不足问题,国家决定实施南水北调工程。南水北调中线工程主要为北京、天津等19个大中城市及118个县(市、区)提供生活、工业用水,取水地在湖北丹江口水库。丹江口水库年入库水量398.2亿m~3,其中62.28%来源于陕西汉江;水库汇流区总面积约8万km~2,其中77.92%为陕西秦巴山区。秦巴山区总面积54,800 km~2,其中秦岭南坡约占55%,中山地带又占南坡面积的50%左右,且多为森林覆盖。因此,研究秦岭南坡中山地带森林生态系统对径流和水质的影响不但对正确评价森林生态系统的水文、水质效应具有十分重要的理论意义,而且对南水北调中线工程水源地的管理和建设也具有重要的实际应用价值。 本研究通过对秦岭南坡中山地带林区降雨、典型降雨洪水过程线及其产汇流机理的分析,获得了该区降雨、径流特征以及森林生态系统影响径流的关键因子。其次,对大气降水、支沟溪流水和小流域出口径流水质随季节的变化进行分析,明确了该区大气降水和径流水质随季节的变化特征以及影响水质变化的主要因素。第三,通过对水质和水量之间相互关系的探讨,印证了森林生态系统稳定水质的作用。第四,对溪流水和流域出口径流水质随年份的变化进行分析,得出了南水北调中线工程中山地带水源林区水质随年份变化的趋势。最后,根据大气降水和森林生态系统相互作用的时空顺序,首次分不同层次和阶段,采用比较分析和机理探讨相结合的方法,从大气降水到流域出口径流就水质在森林生态系统内部沿运移路径的变化进行了较为全面系统的研究,提出了森林生态系统影响水质的关键层次和主导因子。研究主要得出了以下结论: 1.通过对年降雨量、降雨量年内分配及其不同强度降雨在不同月份出现次数等的统计分析,揭示出研究区的降水特征:夏季暴雨次数多,降水量大;秋季暴雨次数少,降水量相对较少,但多阴雨连绵的天气,径流流量相对较大且变化平稳:降雨量年际变化较大。明确这些因素,可为南水北调中线工程水库蓄水及其调节提供依据。 2.根据森林土壤自然形成的层次及其不同的渗透性质,首次将壤中流分为土壤A层壤中流和土壤B层壤中流,提出森林土壤是森林生态系统影响径流特征的关键性因子。当降雨量和雨强均较大时,会在土壤A、B层产生两种不同流速的壤中流,A层壤中流汇流快,B层壤中流汇流慢;降雨量较大而雨强较小时,壤中流只在土壤B层产生。土壤A层产生壤中流的前提是土壤B层含水量达到饱和且雨强须大于其渗透能力。出现强降