植被恢復(fù)對(duì)青海省北川河流域水循環(huán)演變趨勢(shì)的影響

楊明楠, 劉景濤,2, 朱 亮,2, 周 冰,2, 溫得平

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所, 河北 石家莊 050061; 2.河北省中國地質(zhì)調(diào)查局地下水污染機(jī)理與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河北 石家莊 050061; 3.青海省水旱災(zāi)害防御服務(wù)中心, 青海 西寧 810001)

20世紀(jì)70年代以來，中國國土綠化取得顯著成效，在水土保持和防風(fēng)固沙方面發(fā)揮了重要作用[1-3]。與此同時(shí)，大規(guī)模植被恢復(fù)使下墊面格局發(fā)生劇烈變化，對(duì)流域水循環(huán)條件和水文過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，尤其在缺水地區(qū)，局部植被恢復(fù)趨近水資源可持續(xù)利用的極限，出現(xiàn)了新的生態(tài)—水資源矛盾[4-5]，植被恢復(fù)的水資源約束問題已成為干旱半干旱地區(qū)植被恢復(fù)過程中關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。大氣降水是陸地水循環(huán)的主要水分來源，從物質(zhì)守恒上來看，植被恢復(fù)在消耗更多水資源的同時(shí)必然會(huì)對(duì)其他水循環(huán)環(huán)節(jié)水量分配產(chǎn)生影響[6-8]。受近幾十年來大規(guī)模退耕還林還草的影響，黃土高原深層土壤水分普遍存在土壤干層現(xiàn)象，且其分布范圍有不斷增大的趨勢(shì)[9-11]；土壤水分變化進(jìn)一步影響了大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給，試驗(yàn)尺度的觀測及模擬研究顯示，固原黃土區(qū)荒地轉(zhuǎn)耕地使地下水年補(bǔ)給量由100 mm減為50～55 mm[12]，毛烏素沙地沙柳、檸條等植被覆蓋區(qū)的地下水降水入滲補(bǔ)給量是裸地的10%～67%[8]；在流域尺度上，晉西南森林覆蓋小流域與無林小流域相比地表徑流衰減近80%左右[13]，隨著森林面積的增加，在相同降雨量條件下，Abay河流域基流降低了4.4%[14]。植被恢復(fù)引起土壤水、地下水及地表徑流的變化將改變流域水循環(huán)條件，最終影響流域水資源形勢(shì)[15]。因此，研究大規(guī)模植被恢復(fù)作用下水循環(huán)演變趨勢(shì)，對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)干旱半干旱地區(qū)植被生態(tài)與水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。目前，國內(nèi)關(guān)于植被恢復(fù)對(duì)水循環(huán)的研究多以點(diǎn)尺度或坡面尺度的觀測試驗(yàn)和模擬研究為主，且研究區(qū)主要集中在黃土高原地區(qū)，由于水熱條件的差異，青藏高原地區(qū)植被與水循環(huán)之間的相互作用與黃土高原地區(qū)存在顯著差別。北川河流域是黃河上游重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和國家生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)。20世紀(jì)80年代開始大規(guī)模人工造林使流域植被覆蓋快速增加，流域生態(tài)環(huán)境水平及水源涵養(yǎng)能力顯著提高，但也出現(xiàn)了徑流系數(shù)衰減、水循環(huán)變異等問題。本文結(jié)合長序列氣象、水文資料及遙感數(shù)據(jù)分析流域尺度水循環(huán)要素演變趨勢(shì)，闡明植被恢復(fù)對(duì)關(guān)鍵水循環(huán)要素演變的影響作用，對(duì)科學(xué)認(rèn)識(shí)黃河上游水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)建設(shè)與水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

北川河位于青海省東部，是湟水河一級(jí)支流，黃河二級(jí)支流，全長149 km，流域總面積3 371 km2，其中橋頭水文站以上流域面積2 774 km2；地貌類型上屬青藏高原與黃土高原的接壤地帶，區(qū)內(nèi)以高山、縱谷、盆地為主，地形上從西北向東南呈“C”字形；氣候上屬大陸性半干旱氣候，且具有典型的垂直分帶性，隨著海拔的升高，氣溫、蒸發(fā)量呈遞減趨勢(shì)，降水量呈遞增趨勢(shì)，年均氣溫從6.2 ℃降至-6 ℃，年均蒸發(fā)量從1 000 mm以上降至800 mm左右，年均降水量從350 mm左右增加至600 mm以上。

北川河大部分支流河谷區(qū)第四系沖洪積層厚度不大，賦水性較差，受構(gòu)造沉降影響，從上游支流黑林河和寶庫河交匯處的干流河谷區(qū)開始第四系沖洪積層厚度陡然增大，河水開始大量滲漏補(bǔ)給地下水，在橋頭一帶，由于基底抬升明顯，河谷潛水幾乎全部溢出補(bǔ)給河水，因此北川河橋頭以上可視為一個(gè)閉合流域。從多年平均逐月降水量、徑流量分配過程可以看出，流域內(nèi)連續(xù)最大4個(gè)月降水量出現(xiàn)在6—9月，占全年降水量的70.8%，連續(xù)最大4個(gè)月徑流量出現(xiàn)在7—10月，占全年徑流量的比例在71.4%，徑流與降水相比存在約為一個(gè)月的滯后周期，屬典型的降水—地下水補(bǔ)給型河流[16]。

2 研究數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 植被覆蓋數(shù)據(jù)

植被覆蓋數(shù)據(jù)來源于landsat 5 TM，landsat 8 OLI及MODIS MOD16A2產(chǎn)品，其中l(wèi)andsat數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)勘探局官網(wǎng)(USGS)，空間分辨率為30 m，重訪周期為16 d。本次研究選取了2000年和2019年6—9月數(shù)據(jù)，共8幅，對(duì)原始遙感影像進(jìn)行圖像預(yù)處理后，獲取各月份NDVI值，利用ArcGIS 10.1軟件 cell Statistics工具實(shí)現(xiàn)最大值合成，利用 Landsat紅光和近紅外兩個(gè)通道的反射率數(shù)據(jù)，得到地表月度NDVI產(chǎn)品的合成，進(jìn)一步使用像元二分模型計(jì)算植被覆蓋度，計(jì)算式如下：

fveg=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

式中：fveg為植被覆蓋度; NDVI為混合像元的植被指數(shù)值; NDVIveg為純植被像元的植被指數(shù)值; NDVIsoil為純土壤像元的植被指數(shù)值。參考高健健等[16]的估算方法,在NDVI頻率累積表上取頻率0.5%的值為NDVIsoil,取頻率99.5%的值為NDVIveg。

2.2 氣象水文數(shù)據(jù)

橋頭、黑林、衙門莊、牛場4個(gè)氣象站和橋頭水文站1956—2019年的降水量、徑流量數(shù)據(jù)來自“青海省第三次水資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集”，其中徑流數(shù)據(jù)是根據(jù)流域水資源開發(fā)利用狀況進(jìn)行逐月還原的天然徑流量；1961—2019年風(fēng)速數(shù)據(jù)來源于國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥data.cma.cn/)；橋頭氣象站1970—2019年的年水面蒸發(fā)量數(shù)據(jù)來源于大通縣氣象局，是根據(jù)E20蒸發(fā)皿測試結(jié)果換算的E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)值；根據(jù)水面蒸發(fā)量和降水量的比值(水面蒸發(fā)量/降水量)計(jì)算干旱指數(shù)，用以反映流域氣候干濕程度，其值越大說明氣候越干旱。

2.3 研究方法

一個(gè)閉合流域的水循環(huán)要素可概化為大氣降水、生態(tài)用水和徑流三部分，其中徑流由基流和地表產(chǎn)流組成，本文基于流域水循環(huán)模型分析大氣降水、生態(tài)用水、地表產(chǎn)流和基流之間的變化規(guī)律。各要素之間的關(guān)系可表達(dá)為：

Q=R+S+Ug

(1)

R=P+G

(2)

式中：Q為大氣降水量;R為還原后的天然徑流量;S為生態(tài)用水量,主要包括流域蒸散發(fā)量以及土壤、植被蓄水等;Ug為地下水潛流量,在一個(gè)閉合流域內(nèi)Ug為0;P，G分別為地表產(chǎn)流量和地下基流量,可以根據(jù)基流分割計(jì)算得到。

其中，S和R，P和G之間分配比例的變化能夠反映流域水資源時(shí)空分配的變化，因此，分別定義了降水分配系數(shù)(KQ)和徑流分配系數(shù)(KR)兩個(gè)指標(biāo)：

KQ=S/R

(3)

KR=G/P

(4)

式中：KQ表示流域內(nèi)部生態(tài)用水與流域外部徑流排泄之間的關(guān)系,反映了流域水資源在空間分配上的變化;KR表示基流和地表產(chǎn)流之間的關(guān)系,反映了流域水資源在時(shí)間上分配的變化,即大氣降水向流域外排泄周期的變化。

考慮到流域大部分區(qū)域包氣帶厚度較大，且大部分情況下一次降水不能對(duì)地下水形成有效補(bǔ)給，因此，采用直線分割法對(duì)月徑流過程線進(jìn)行基流分割。在多年平均月徑流過程曲線上，從10月開始，受降水量減小的影響，徑流量快速衰減，從11月開始逐漸進(jìn)入冰凍期，至12月地表基本完全凍結(jié)，降雪基本不會(huì)河水和地下水形成補(bǔ)給，12月至次年2月，徑流呈微弱的減小趨勢(shì)，從3月起，冰雪和地表凍結(jié)層逐漸開始融化補(bǔ)給河水，徑流開始逐漸增加。因此將2月和12月作為基流分割點(diǎn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 流域植被覆蓋及水循環(huán)要素的變化特征

流域大規(guī)模植被恢復(fù)開始于20世紀(jì)80年代，近幾十年來，流域植被覆蓋率大幅度提高，其中在大通縣城兩側(cè)的丘陵山區(qū)，植被覆蓋率由7.2%上升至75%以上[17-18]。但由于受遙感數(shù)據(jù)源的限制，缺乏大規(guī)模植被恢復(fù)工程以前流域內(nèi)的植被覆蓋狀況的具體數(shù)據(jù)，因此大規(guī)模植被恢復(fù)前后的植被覆蓋情況不能進(jìn)行直觀對(duì)比。

根據(jù)北川河流域2000年和2019年兩個(gè)時(shí)期的植被覆蓋變化，可以得出北川河流域植被覆蓋的空間分布和變化趨勢(shì)特征。在20世紀(jì)80年代末開始實(shí)施的高強(qiáng)度退耕還林還草工程影響下，2000年以來，北川河流域植被覆蓋條件總體較好，流域植被覆蓋度以大于80%的區(qū)域?yàn)橹?表1)。高植被覆蓋區(qū)主要分布在海拔2 600～3 500 m左右的中低山地區(qū)，這一區(qū)域幾乎不受人為開發(fā)的影響，具備有利于植被生長的良好自然條件。植被覆蓋小于50%的區(qū)域主要位于干流河谷區(qū)及海拔大于4 000 m的高山地區(qū)，河谷區(qū)城市建設(shè)及工業(yè)活動(dòng)等對(duì)地表覆被的改變較大，高山地區(qū)冰雪覆蓋周期較長，在凍融侵蝕作用下大部分基巖風(fēng)化嚴(yán)重，形成典型的高寒石漠化景觀。

表1 2000-2019年北川河流域植被覆蓋變化統(tǒng)計(jì)

2000—2019年，流域大部分區(qū)域植被覆蓋度增加，其中，覆蓋度大于80%的區(qū)域面積增加最大(表1)。在ArcGIS軟件中對(duì)2000年和2019年兩個(gè)時(shí)期的植被覆蓋度進(jìn)行差值計(jì)算并對(duì)植被覆蓋變化圖(圖1)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果顯示植被恢復(fù)(變化量>0)和退化(變化量<0)的區(qū)域分別占流域總面積的88%，12%。植被退化區(qū)主要分布在受人為開發(fā)影響最大的干流及部分支流河谷區(qū)，尤其是2000年以后，隨著青海省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，河谷區(qū)的開發(fā)強(qiáng)度進(jìn)一步增大，引起植被覆蓋退化，最大降幅為64.7%，平均降幅為11.56%；在河谷區(qū)兩側(cè)的大面積中高山和低山丘陵地區(qū)，植被覆蓋主要呈增加趨勢(shì)，最大增幅為52.2%，平均增幅為14.98%，其中，植被恢復(fù)強(qiáng)度最大的區(qū)域主要分布在大通縣城以南河谷兩岸的低山丘陵區(qū)，這一區(qū)域?qū)佟拔鲗幠媳鄙骄G化工程”的覆蓋范圍，植被恢復(fù)最為明顯。

圖1 2000-2019年北川河流域植被覆蓋度變化量

1956—2019年，橋頭站以上流域多年平均降水量572.47 mm，最大值為1961年769.9 mm，最小為1991年413.1 mm，極值比為1.86，降水量總體變化穩(wěn)定；橋頭站多年平均徑流量6.27×108m3，平均徑流系數(shù)0.39，最大徑流量為1989年的1.08×109m3，最小為1991年的3.63×108m3，極值比為2.97，年徑流量總體呈下降趨勢(shì)，平均下降幅度為1.60×107m3/10 a(圖2)。

圖2 1956-2019年降水量和徑流量變化曲線

從1956—2019年降水量及天然徑流量累積距平變化曲線上可以看出，流域內(nèi)降水量和徑流量總體呈現(xiàn)“豐—枯—豐—枯—豐”的波動(dòng)變化特征，其中，20世紀(jì) 60年代初期、80年代末期及2015年左右為3個(gè)峰值期，20世紀(jì)80年代初和2000年左右為兩個(gè)低值期(圖3)。

圖3 1956-2019年北川河流域降水及天然徑流累積距平變化過程

根據(jù)1956—2019年基流分割結(jié)果計(jì)算，北川河橋頭以上流域多年平均基流量2.17×108m3，多年平均基流系數(shù)0.15。從基流量和地表產(chǎn)流量的變化曲線可以看出(圖4)，基流量的波動(dòng)變化幅度小于地表產(chǎn)流量，兩者的變差系數(shù)分別為0.19，0.34。從長序列變化規(guī)律上來看，地表產(chǎn)流量和基流量均呈下降趨勢(shì)，其中，地表產(chǎn)流量和基流量的平均下降速率分別為1.38×107m3/10 a和2.70×106m3/10 a。

圖4 1956-2019年北川河流域基流量和地表產(chǎn)流量變化特征

結(jié)合閉合流域水平衡模型，根據(jù)公式(1)計(jì)算流域生態(tài)用水量。從生態(tài)用水量變化曲線上可以看出(圖5)，1956年以來流域生態(tài)用水量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，平均上升趨勢(shì)為2.80×107m3/10 a，多年平均生態(tài)用水量為9.60×108m3，占多年平均降水量的60.3%，最大生態(tài)用水量出現(xiàn)在2003年，為1.38×109m3，最小生態(tài)用水量出現(xiàn)在1991年，為7.80×108m3，生態(tài)用水是流域中最大的水資源消耗項(xiàng)。

圖5 1956-2019年北川河流域生態(tài)耗水量變化特征

3.2 植被恢復(fù)對(duì)流域水循環(huán)變化的影響

根據(jù)流域植被覆蓋變化情況，分別選擇1956—1970年和2000—2019年作為植被恢復(fù)前后的兩個(gè)典型時(shí)期進(jìn)行對(duì)比分析，研究植被恢復(fù)對(duì)流域水循環(huán)變化的影響。

在不同年代降水量—生態(tài)用水量關(guān)系散點(diǎn)圖上(圖6a)，1956—1970年的趨勢(shì)線位于2000—2019年的下方，這說明在相同的降水量條件下，2000—2019年的平均生態(tài)用水量高于1956—1970年，即隨著流域植被恢復(fù)，生態(tài)用水量具有明顯的增加趨勢(shì)。根據(jù)兩個(gè)時(shí)期降水量—生態(tài)用水量的趨勢(shì)關(guān)系計(jì)算得到，在多年平均降水量(572.47 mm)條件下，2000—2019年流域年均生態(tài)用水量比1956—1970年增加了1.33×108m3(39.93 mm)，增加比率為15.3%。

在不同年代降水量—地表產(chǎn)流量和降水量—基流量關(guān)系散點(diǎn)圖(圖6b，6c)上可以看出，1956—1970年的趨勢(shì)線位于2000—2019年的上方位，這說明隨著流域植被恢復(fù)，在相同的降水量條件下，地表產(chǎn)流量和基流量具有明顯的降低趨勢(shì)，根據(jù)兩個(gè)時(shí)期降水量與地表產(chǎn)流量和基流量之間的函數(shù)關(guān)系可以計(jì)算得到，在多年平均降水量條件下，2000—2019年地表產(chǎn)流量比1956—1970年降低了9.80×107m3(35.25 mm)，降低比率為24.3%，基流量降低了7.60×107m3(27.33 mm)，降低比率為25.6%。多年平均降水量條件下植被恢復(fù)前后主要水循環(huán)要素變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

圖6 1956-2019年北川河流域植被恢復(fù)前后生態(tài)用水量、地表產(chǎn)流量、基流量變化關(guān)系

表2 多年平均降水條件下植被恢復(fù)前后水循環(huán)要素變化統(tǒng)計(jì)

從1956—1970年和2000—2019年兩個(gè)時(shí)期降水量—生態(tài)用水量、降水量—地表產(chǎn)流量的變化趨勢(shì)上來看，當(dāng)流域處于枯水年時(shí)，兩個(gè)時(shí)期的趨勢(shì)線近于相交，而當(dāng)豐水年時(shí)，趨勢(shì)線的間距越來越大，這一變化趨勢(shì)說明，流域植被恢復(fù)后，對(duì)枯水年生態(tài)用水量和地表徑流量的影響不大，但在豐水期，這種影響變得十分明顯。也就是說，植被恢復(fù)對(duì)流域水循環(huán)的影響作用并不是恒定不變的，而是隨著降水量的增加而增加，這一變化特征充分體現(xiàn)了植被恢復(fù)對(duì)流域水循環(huán)調(diào)節(jié)作用。

植被恢復(fù)引起流域水循環(huán)的影響不僅體現(xiàn)在單個(gè)水循環(huán)要素的變化上，而且也體現(xiàn)在流域水資源的時(shí)空變化及流域氣候變化上。根據(jù)公式(3)—(4)分別計(jì)算1956—2019年流域降水分配系數(shù)(KQ)和徑流分配系數(shù)(KR)。通過對(duì)比1956—1970年與2000—2019年兩個(gè)階段降水分配系數(shù)的變化可知，在相同降水量條件下，2000—2019年的年均降水分配系數(shù)是1956—1970年的1.42倍(圖7a)，說明植被恢復(fù)后，產(chǎn)流條件發(fā)生了變化，更多的大氣降水供給流域內(nèi)部的生態(tài)用水，而向下游的徑流減少。

通過對(duì)比1956—1970年與2000—2019年兩個(gè)階段徑流分配系數(shù)的變化可知，徑流分配系數(shù)隨降水量的增加而減小，這與大部分流域的產(chǎn)流規(guī)律是一致的，但在相同降水量條件下，2000—2019年的徑流分配系數(shù)略微高于1956—1970年(圖7b)，這說明在植被恢復(fù)后，徑流中基流所占的比例有所增加，而地表產(chǎn)流所占的比例有所降低，且這種變化隨降水量的增加而更加明顯。總體來看，植被恢復(fù)前后徑流分配系數(shù)的變化并不明顯，降水是引起徑流分配變化的敏感因素，而植被恢復(fù)的影響則相對(duì)微弱。

圖7 1956-2019年北川河流域植被恢復(fù)前后降水分配系數(shù)和徑流分配系數(shù)的變化關(guān)系

1970—2019年流域年水面蒸發(fā)量即年蒸散發(fā)能力(E0)呈波動(dòng)降低趨勢(shì)，干旱指數(shù)與蒸散發(fā)能力之間存在相同的變化趨勢(shì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2000—2019年干旱指數(shù)均值(1.58)比20世紀(jì)70年代(1.91)降低了21.4%(圖8a)，這說明，受植被恢復(fù)的影響，流域的干旱程度有所降低。風(fēng)速是影響水面蒸發(fā)的一個(gè)重要因素，1961—2019年最大風(fēng)速和平均風(fēng)速均呈下降趨勢(shì)(圖8b)，尤其是2000年以前的下降速率最為明顯，相關(guān)研究表明，地表覆蓋對(duì)近地面風(fēng)速具有顯著的減弱作用[18-19]，因此，植被覆蓋恢復(fù)引起經(jīng)地面風(fēng)速降低可能是造成流域潛在蒸散發(fā)能力降低的因素之一。由此可見，流域植被恢復(fù)與氣候要素之間存在著良性的互饋機(jī)制，大規(guī)模植被恢復(fù)可以通過改善流域半干旱的氣候條件進(jìn)而對(duì)流域水循環(huán)產(chǎn)生影響。

圖8 1956-2019年北川河流域干旱指數(shù)和地表風(fēng)速的變化趨勢(shì)

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

從前文的分析可知，植被恢復(fù)后流域生態(tài)用水量呈增加趨勢(shì)，但水面蒸發(fā)反映出的流域蒸散發(fā)能力卻呈下降趨勢(shì)。在公式(1)所示的流域水循環(huán)模型中，生態(tài)用水量S存在兩種消耗形式，一是以陸面蒸散發(fā)的形式進(jìn)入大氣，二是以土壤、植被蓄水的形式存儲(chǔ)在流域內(nèi)。因此，植被恢復(fù)影響下蒸散發(fā)能力的降低也就意味著流域土壤、植被蓄水能力的增加[20]。從這個(gè)角度上來看，北川河流域的生態(tài)用水并未全部消耗于蒸散發(fā)，其中一部分以土壤、植被蓄水的形式存儲(chǔ)于流域內(nèi)，這充分體現(xiàn)了黃河上游流域植被恢復(fù)的水源涵養(yǎng)價(jià)值。

植被蒸騰和土壤蒸發(fā)是構(gòu)成半干旱地區(qū)陸面蒸散發(fā)的兩個(gè)主要要素[21]。植被恢復(fù)一方面帶來植被蒸騰耗水的增加，另一方面大規(guī)模植被帶來的遮陽、阻風(fēng)作用可以在很大程度上降低林下土壤水分蒸發(fā)量。彭煥華等[11]在相鄰的祁連山黑河上游地區(qū)的監(jiān)測研究表明，青海云杉林內(nèi)土壤蒸發(fā)量僅是林外土壤蒸發(fā)量的45.5%。因此，在考慮植被恢復(fù)對(duì)蒸散發(fā)量的影響時(shí)，不僅需要考慮植被生長的蒸騰量的變化，還需要充分考慮植被覆蓋帶來土壤水分蒸發(fā)量的變化。北川河流域植被恢復(fù)在一定程度上降低表層土壤水分蒸發(fā)量可能是引起流域蒸散發(fā)能力隨植被覆蓋增加而降低的一個(gè)重要作用因素。

4.2 結(jié) 論

20世紀(jì)80年代以來，北川河流域經(jīng)歷了大規(guī)模的植被恢復(fù)。2000—2019年期間平均植被覆蓋率增加了5.01%，其中，干流河谷兩側(cè)廣大的低山丘陵及中高山地區(qū)是植被恢復(fù)程度最大的地區(qū)，最大增幅為52.2%，平均增幅為14.98%。大規(guī)模植被恢復(fù)在改變流域下墊面性質(zhì)的同時(shí)，引起流域水循環(huán)條件發(fā)生了變化。

(1) 從流域降水量、徑流量、生態(tài)用水量的變化趨勢(shì)可以看出，在降水量條件未發(fā)生明顯變化的情況下，受大規(guī)模植被恢復(fù)的影響，流域水循環(huán)條件發(fā)生變化，直接表現(xiàn)為生態(tài)用水量增加和徑流量衰減。

(2) 植被恢復(fù)影響對(duì)大氣降水在流域內(nèi)外的時(shí)空分配。在空間分配上，植被恢復(fù)使更多的大氣降水用于流域內(nèi)部的生態(tài)所需，在一定程度上減小了對(duì)下游的水源供給量；在時(shí)間分配上，徑流中基流的占比有所增加，延長了降水向流域外的排泄周期，即流域內(nèi)更多降水參與長周期的降水—土壤水—地下水循環(huán)過程，更多水資源從線狀水域系統(tǒng)向面狀陸域系統(tǒng)轉(zhuǎn)移。

(3) 植被恢復(fù)與流域氣候要素變化之間具有良性的互饋?zhàn)饔?。大?guī)模植被恢復(fù)后，流域地表風(fēng)速、水面蒸發(fā)量、干旱指數(shù)及土壤蒸發(fā)量顯著降低，最終引起流域的蒸散發(fā)能力的降低和土壤蓄水量的增加，這些要素的變化對(duì)提高流域水源涵養(yǎng)能力和改善流域半干旱的氣候條件具有重要作用。