气候和流域特征变化对淮河流域地表水文过程的影响

定量认识和理解气候与流域特征变化对淮河流域地表水文过程的影响,可以为科学管理淮河流域水资源提供重要的理论参考和技术支撑。评估了多控制因子联立求解归因方法的适用性,以此量化了淮河流域气候和Budyko参数n对不同年代蒸散发(ET)、径流变化(较基准期1961—1980年)的贡献,并且进行了归因分析,结果表明：1)多控制因子联立求解法可以准确有效地分离气候和参数n对ET和径流变化的贡献。2)在气候和参数n变化的共同影响下,20世纪80年代、90年代的ET和径流在沂沭泗河各水文分区均呈减小趋势,而在上游和中游各水文分区的变化则表现出明显的时空差异性。3)就各年代控制ET变化的主要因子,多数水文分区为参数n,其次为降水和潜在蒸散发(PET),分别集中在沂沭泗河地区和淮河上游。20世纪80年代,中游水文分区径流变化的主控因子为PET,其他水文分区则多为降水;而20世纪90年代和21世纪初多数水文分区的主控因子为参数n,其次为降水。总之,控制淮河流域ET和径流变化的物理机制具有明显的空间差异和年代际变化特征。     

DEM栅格分辨率和子流域划分对杏子河流域水文模拟的影响

以黄土丘陵沟壑区杏子河流域为研究区,采用数字滤波法分割了杏子河招安水文站1958—1974年的基流量,评价了SWAT模型在该流域水文模拟的适用性,并分析了DEM栅格分辨率和子流域划分对SWAT水文模拟的影响。结果表明,SWAT模型适用于该流域年河川径流、地表径流、基流及产沙量的模拟。当DEM栅格分辨率在20—150 m之间时,SWAT能有效地模拟年河川径流、地表径流、基流及产沙量,各水文要素模拟结果的R2和NSE分别在0.93和0.51以上,RSR在0.43以下;而当栅格分辨率大于150 m时,各水文要素的模拟效果存在差异。子流域划分对流域产流模拟影响较小,而对产沙模拟影响较大。当子流域提取阈值在12—100 km2之间时,不同的子流域划分对产沙量几乎没有影响,若超出该阈值范围,模型会低估产沙量。因此,可针对不同的水文要素选择合适的DEM和子流域提取阈值,以提高模拟精度和运行效率。     

滦河流域景观格局变化对水沙过程的影响

以滦河流域为研究区域,基于SWAT模型模拟1976—2012年滦河流域的水沙过程,分析2000年京津风沙源治理项目实施前后流域产水产沙时空格局变化;研究1980—2010年流域景观格局变化特征,揭示景观格局变化的水沙响应;应用Spearman相关分析法分析流域景观格局变化对水沙过程的影响。结果表明:与20世纪80年代相比,2010年流域林地和建设用地增加,其他用地类型减小;流域景观集中程度提高、连通性变优、优势斑块显著、形状趋于规则、多样性减少、破碎化程度降低、景观类型向非均衡方向发展;流域年均地表径流减少9mm,产水量增加5.44mm,产沙减小1.59t/hm~2;地表径流减少区域占全流域89.32%,产水量增加区域占76.71%,产沙量减少区域占93.89%;地表径流、产水、产沙与林地面积呈负相关,产水与草地面积呈正相关,地表径流、产沙与农业用地面积呈正相关;地表径流、产水、产沙与景观形状、Shannon′s均匀度、景观分离度呈正相关,与蔓延度、最大斑块指数呈负相关;产水、产沙与斑块密度和Shannon′s多样性指数呈正相关;工程治理后,流域年均径流量与产沙量显著下降,产水产沙高值区显著缩小,产沙关键区域仍需治理。     

利用SEDD模型模拟岷江上游小流域的年产沙量

以GIS为平台,建立了泥沙输移分布模型SEDD(sediment delivery distributed model),包括模拟流域年侵蚀量的修正通用水土流失方程RUSLE(revised universal soil loss equation)和模拟泥沙输移比SDR(sediment delivery ratio)的方程.利用该模型模拟了岷江上游黑水、镇江关流域的年侵蚀、产沙量及其空间分布特征.模拟结果表明:两个流域侵蚀强度以轻度和中度侵蚀为主,并伴有强度侵蚀;流域产沙量低,不到侵蚀总量的5%;泥沙输移比与流域产沙量的空间分布相似,均呈现在河流附近较高、其他区域接近零的格局;灌木林地和林地是主要的产沙源,两种类型的产沙量之和约占流域总产沙量的70%.     

泾河流域上游土石山区和黄土区森林覆盖率变化的水文影响模拟

泾河流域上游是黄土高原的重要水源地和退耕还林工程区,在较大空间尺度上定量评价区内森林覆盖增加的水文影响对科学指导林业生态环境建设、保障区域水安全和可持续发展均有重要意义。为了在尽量排除地形、土壤、气候等作用的基础上定量评价森林的影响,将泾河上游划分为土石山区和黄土区,分别制定了多种森林恢复情景,利用分布式流域生态水文模型(SWIM)模拟评价了森林覆盖率及其空间分布变化对流域年蒸散量、年产流量、年地下水补给量、年土壤深层渗漏量及日径流洪峰的影响。土石山区模拟结果表明,增加森林覆盖将增加流域蒸散和减少流域产流,如现有森林覆盖(占全流域面积比例为13.8%)情景与现有森林变为草地(占全流域面积比例为0)情景相比时,流域年蒸散量从445.4 mm变为427.7 mm(减少了17.4 mm和4%);年产流量从42.4 mm变为53.5 mm(增加了11.1 mm和26.3%),年地下水补给量从61.6 mm变为76.9 mm(增加了15.3 mm和24.8%),年深层渗漏量从72.9 mm变为88.3 mm(增加了17.7 mm和24.3%);平均森林覆盖率每增加10%,导致流域年蒸散量增加12.8 mm,年产流量减少8.0 mm,年地下水补给量减少11.1 mm。在比较干旱和土层深厚的黄土区,增加森林覆盖将同样增大流域蒸散和减少流域产流,但变化幅度明显小于降水相对丰富和土层浅薄的土石山区,平均森林面积增加10%导致流域年蒸散量增加9.0 mm,年产流量减少4.5 mm,年地下水补给量减少8.8 mm;此外,在较缓坡面造林的水文影响大于较陡坡面造林。从森林水文影响的年内变化来看时,森林覆盖率升高的水文影响在土石山区和黄土区也有差别,如土石山区5—7月份的蒸散显著增加,5—10月份的深层渗漏均有减少;而黄土区是蒸散量在5—10月均有增加,深层渗漏在7—10月份显著减少。另外,土石山区森林覆盖率增加对日径流峰值的影响不显著,而黄土区则能明显削弱,这可能主要是因土石山区的高石砾含量土壤的渗透性能明显高于黄土区的黄土,而黄土区的森林能够明显改善土壤入渗性能和减少地面径流形成。     

赣江上游章水流域水沙变化及其归因分析

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分析了降水变化和人类活动对水沙变化的贡献率及人类活动的水沙效应对年降水量响应的临界值。结果表明：降水量和径流量均呈非显著下降趋势(P>0.05),输沙量呈极显著下降趋势(P<0.001);降水量和径流量的突变年份均为2003年,输沙量的突变年份为1998年;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为10.7%和89.3%,对输沙减少的贡献率分别为3.5%和96.5%;人类活动的减水、减沙效应对年降水量响应的临界值分别为1170 mm和858 mm。研究成果可为流域生态建设、水土资源优化管理提供科学依据。     

基于黄土高原关键带类型的土地利用与年径流产沙关系空间分异研究

区域植被恢复改变了土地利用类型,从而有效控制了水土流失,但土地利用与水土流失关系的空间分异尚未明晰。整合了黄土高原坡面径流小区试验观测研究文献59篇和1121条年径流产沙记录,以8大关键带类型作为空间分层依据,采用地理探测器分析了土地利用与年径流产沙关系的空间分异。结果显示：撂荒地的年均径流量和产沙量最高分别为35.99 mm和4208.82 g/m²,撂荒地、裸地和耕地的产流产沙能力显著高于人工草地、林地、自然草地和灌丛,灌丛和林地的年均产沙量显著低于人工和自然草地（P<0.05）;除了撂荒地的年均产沙量在山地森林关键带最高（16240.40 g/m²）外,在丘陵沟壑农林草交错关键带的撂荒地年均径流产沙显著高于丘陵农业-草地关键带,丘陵沟壑农林草交错关键带和丘陵农业-草地关键带裸地、耕地的产流产沙能力较高,人工草地和灌丛年均产沙量显著高于其他关键带类型（P<0.05）;在山地森林关键带的林地年均径流量、径流系数和产沙量最低,分别为1.56 mm、0.41%和307.36 g/m²,而自然草地在各关键带类型都有较高的年均产流量和较低的年均产沙量;坡面径流小区的局地特征（如土地利用、面积、坡度、坡长）是影响年径流产沙关键带分异的首要因素,且存在多因子互作、非线性增强的关系。这些结果表明植被恢复能有效地保持水土,但是区域植被恢复时需要选择合适的类型,黄土丘陵沟壑区应首选自然草地、灌丛和林地。研究可为黄土高原区域植被恢复的优化配置提供科学依据。     

水利工程对坝下径流的影响——以葛洲坝、三峡水利枢纽为例

水利工程建设在给人类带来抗旱防洪效益、发电效益、航运效益、养殖等效益的同时,也对河流水文动态产生了一系列的影响,主要表现为对径流的调节。基于宜昌站1890—2014年径流数据,综合采用径流集中度、集中期和相位差分析等多种方法,分析了水利工程建设对径流年内分配以及枯水期的影响。结果表明:宜昌站径流集中度呈现缓慢下降趋势并在2004年发生突变,2003年以后径流集中度相对于2003年以前下降0.06(下降幅度为12.98%),说明葛洲坝水利枢纽、三峡工程建成以后宜昌站径流在年内分配变得平缓,洪峰被有效削弱,且三峡工程对宜昌站径流集中度减少的贡献率大于葛洲坝水利枢纽(贡献率分别为92.03%和7.97%);葛洲坝和三峡水利枢纽建成后,宜昌站径流重心提前8d(集中期从8月9日提前至7月31日);宜昌站进入枯水期的时间提前约20d(三峡大坝建设以前,宜昌站在12月7—11日进入枯水期,建设以后在11月底进入枯水期),水利工程对水文过程的影响可能导致下游枯水期污染加剧和湿地生境提前缩小,进而影响下游水环境和湿地生物多样性。上述结果定量揭示了水利工程对水文过程的影响及其潜在生态效应,可为认识水利工程的生态影响以及流域生态环境变化的驱动因素提供科学依据。     

柳江流域不同水文季节水质对附生硅藻群落的影响研究

为研究溶解氧(DO)、化学需氧量(CODMn)、氨氮(NH4+-N)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)和镉(Cd)在枯水期和丰水期变化对附生硅藻群落结构的影响, 分别于 2017 年 3 月和 6 月对柳江流域进行了调查分析, 旨在为深入研究柳江流域硅藻群落分布特征奠定基础, 以期为该流域水质的利用和管理提供理论依据。柳江流域共鉴定出附生硅藻 137 种, 隶属于 6 目 9 科 34 属。各采样点硅藻丰富度变化范围为 13-42 种, 呈现为丰水期高于枯水期。硅藻优势种组成在枯、丰水期分别有 5 种和 8 种, 具有明显的季节演替。聚类分析(Cluster analysis)显示, 硅藻群落结构在时空分布上存在差异, 枯水期可分为 3 个类群, 基本呈现在干流及支流段的上游、中游和下游; 丰水期可分为 2 个类群, 大致分布在流域的中下游和上游。其中, 在枯水期, Cyclotella fottii、Cyclotella. stelligera、Achnanthes minutissima 和 Cymbella laveis 在上游为优势种, A. minutissima 和 Nitzschia valdecostata 在中游丰度较高, 下游优势种为 Navicula cryptocephala、Amphora montana 和 A. minutissima 等; 在丰水期, 中下游优势种主要以 Nitzschia palea 为主, 上游优势种为 A. minutissima、A. montana 和 Achnanthes petersenii 等。主成分分析(Principle component analysis, PCA)和冗余分析(Redundancy analysis, RDA)显示, 枯水期水质因子对硅藻群落的影响为 Pb>Cd>Hg>As>CODMn>DO, 丰水期为 As>DO>CODMn>NH4+-N>Cd。结果表明, 水质因子 Cd、As、DO 和 CODMn 在枯水期和丰水期都对硅藻群落结构的变化起着重要作用, 但重金属因子在枯水期对硅藻影响较大, 而溶解氧在丰水期对硅藻影响较大。     

东江流域降水与径流演变趋势及周期特征分析

认识流域水文演变趋势和周期性规律对流域可持续发展规划具有重要的生态意义。基于1989-2011 年东江流域9 个气象站点的逐日降水数据和3 个水文代表站(龙川、河源和博罗)的日径流数据, 分别采用Mann-Kendall 趋势检验和小波分析方法对东江流域降水量和径流量变化趋势和周期特征进行了研究。结果表明1989-2011 年间东江流域年降水量和春冬季节降水量呈不显著的减少趋势, 而夏秋季节降水量有增多的趋势; 位于上、中、下游水文站点的年径流量和枯水期径流量均呈现不显著的下降趋势; 东江流域的降水和径流趋向于更加不均的时空分布特征,其周期性演变趋势的时空特征较一致; 年径流系数的变化幅度极小(Mann-Kendal 倾斜度接近0)。这项研究也将有益于位于亚热带类似的流域森林植被恢复的政策决定。     

生态恢复对流域水沙演变趋势的影响——以北洛河上游为例

黄土高原生态环境恶劣,水土流失严重。选择退耕还林(草)程度非常显著的陕北吴旗县所在北洛河上游为研究区,探讨黄土高原丘陵沟壑区水土流失治理及大幅度退耕背景下流域水、沙等生态要素的演变规律,分析人类活动的影响贡献程度,为黄土高原生态治理及环境效应分析提供理论依据。结果表明:在1963—2009年期间年降雨量没有显著变化背景下,同时期流域年径流量和年输沙量均呈现极显著减少趋势,年均减少率分别为0.28 mm/a和180 t km-2a-1,其突变时间均发生在1979和2002年,具有很好的同步性。与1979年前相比,20世纪70—80年代水土流失综合治理以及1999年后退耕还林(草)的事件背景,使汛期和平水期径流量逐时段减少,而枯水期径流量反而持续增加。输沙量呈持续性大幅度减少态势,且其减少程度远大于径流量的变化程度。水土流失综合治理和退耕还林(草)工程实施等人类活动,对流域径流量减少的影响贡献程度分别为38.2%和51.4%,对输沙量减少的影响程度分别为74.7%和86.7%。研究结果提示,黄土高原生态环境的大幅度改善在区域尺度上已经表现出一定程度上削洪补枯的水文效应特征,以及林草措施减水更减沙的良好生物治理效果。     

无定河流域不同地貌区径流变化归因分析

分析了无定河流域干流与其支流(黄土丘陵区的大理河和风沙区的海流兔河)的年径流变化(1960—2012)及其成因,并预测了其径流的变化趋势。结果表明:无定河及其不同地貌区支流海流兔河和大理河流域1960—2012年径流量均显著下降,但年降水量未发生显著变化;无定河和海流兔河流域年蒸散量未发生显著变化,仅大理河流域年蒸散量在1990s年代后期显著增加。无定河流域径流变化突变点发生在1979年和1996年,海流兔河流域径流变化突变点在1971年和1990年,而大理河流域径流突变点发生在1971年。人类活动对大理河流域1972—2012年径流减少的贡献大约占50%,对海流兔河流域1972—1990年和1991—2012年两个时期径流减少的贡献率分别为44.4%和82.4%。未来,无定河及其支流年径流量均呈持续下降趋势。归因分析表明大规模的水土保持治理措施减少了大理河流域侵蚀产沙量的同时,也在一定程度上减少了大理河流域的径流量,而过度的农田灌溉引水是海流兔河径流量下降的主要原因。因此,未来在大理河流域要优化现有植被建设布局,减少流域蒸散发,减缓径流下降;在海流兔河流域要进一步退耕还林(草),适当控制农田灌溉面积,提高灌溉用水效率,在减少灌溉用水的同时提高流域水源涵养能力。     

基于DEM的黄河中游植被恢复对年均径流量影响的估计

植被恢复及其对年均径流量影响的空间格局对黄土高原生态环境建设及水资源管理具有重要指导作用。在分析植被适宜性分布规律的基础上, 基于黄河中游河口-龙门区间100 m 地形高程模型(DEM)和专家经验进行了区域植被适宜性制图, 并基于参数率定后的多年平均蒸散量计算公式和水平衡模型, 估算了不同植树造林情景下年均径流量的变化。结果表明, 河龙区间符合植被带分布规律的适宜区植树面积为6.6×10³ km², 次适宜区植树面积为4.8×10³ km², 分别占研究区总面积的5.8%和4.3%。土地覆被现状条件下区域产水约为33.8 mm (38.07×10⁸m³)。适宜区植树后, 区域产水减少量约为1.9 mm (2.12×10⁸m³), 减少5.6%。适宜区和次适宜区均植树后, 区域产水减少量约为3.1 mm (3.49×10⁸m³), 减少9.2%。空间分布格局表明, 区域局部减水最大达到48 mm。受气候条件影响, 东南部高降雨量地区的流域适宜植树面积达45.1%, 相应减水比例达36.0%。西北部低降雨量地区的流域植树面积约为0.7%, 相应的减水比例为0.4%。     

模拟降雨下黄土坡面水沙过程对3种灌草植被垂直结构变化的响应

植被对坡面产流产沙过程的影响随植被类型及其垂直结构组分的变化而变化,然而这些因素如何影响坡面水沙过程却缺乏定量分析。利用野外径流小区和人工模拟降雨试验,研究了黄土丘陵区3种典型灌草（沙棘、柠条、苜蓿）及其不同垂直结构组分（叶、茎、枯落物、根系）对坡面产流和产沙过程的影响。结果表明：3种灌草均具有较好的减流减沙效益,且减沙作用强于减流作用,与裸地相比,灌草植被减少径流量32.49%-44.86%,减少侵蚀量72.99%-80.63%,降低坡面流速29.17%-45.83%。苜蓿的减流效益最佳,为44.86%,柠条的减沙效益最佳,为80.63%。3种植被的减流效益在不同产流时期差异明显,从产流初期到中期和后期逐渐减少,减沙效益在不同产流时期则没有明显变化。植被垂直结构不同组分对于减流减沙效益的相对贡献与其形态特征以及其空间分布方式有着密切的关系。地上部分对于减流效益和减速效益有较大的相对贡献率,平均为75.42%和68.38%,而不同植被茎、叶和枯落物的相对贡献具有一定的差异。根系则发挥较大的减沙作用,平均相对贡献为78.44%。植被垂直结构组分越完整,减流减沙效益越显著。研究对黄土丘陵区水土保持、植被恢复和建设提供重要的科学依据和理论指导。     

Vegetation cover—another dominant factor in determining global water resources in forested regions

Forested catchments provide critically important water resources. Due to dramatic global forest change over the past decades, the importance of including forest or vegetation change in the assessment of water resources under climate change has been highly recognized by Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC); however, this importance has not yet been examined quantitatively across the globe. Here, we used four remote sensing‐based indices to represent changes in vegetation cover in forest‐dominated regions, and then applied them to widely used models: the Fuh model and the Choudhury‐Yang model to assess relative contributions of vegetation and climate change to annual runoff variations from 2000 to 2011 in forested landscape (forest coverage >30%) across the globe. Our simulations show that the global average variation in annual runoff due to change in vegetation cover is 30.7% ± 22.5% with the rest attributed to climate change. Large annual runoff variation in response to vegetation change is found in tropical and boreal forests due to greater forest losses. Our simulations also demonstrate both offsetting and additive effects of vegetation cover and climate in determining water resource change. We conclude that vegetation cover change must be included in any global models for assessing global water resource change under climate change in forest‐dominant areas.     

气候变化对淮河流域中上游汛期极端流量影响的SWAT模拟

致洪暴雨主要是3天以上连续强降水,是淮河流域洪涝的直接原因。构建淮河流域中上游SWAT模型,用RegCM3在SRES A2排放情景下的模拟结果(2071-2100年)驱动SWAT模型,研究气候变化对淮河流域中上游汛期极端流量的影响。结果表明:(1)在SRES A2排放情景下,淮河流域中上游未来(2071-2100年)气温升高,降水量增加,降水的空间差异增大;颖河流域中游年降水量有较大幅度的减少,呈现暖干化的趋势;汛期极端过程降水增加,汛期最大9 d降水量平均增幅都在10%以上。(2)在SRES A2排放情景下的气候变化将导致淮河流域中上游汛期极端流量大幅度增加,干流5个水文站汛期最大9 d平均流量的增幅都在20%以上。(3)淮河流域中上游极端流量的概率分布更加集中,更大的极端流量出现的频率更高,研究流域下游更容易出现较大的极端流量。(4)研究流域下游极端流量概率对极端流量变化更敏感,下游也面临着更大的洪涝风险。     

2006-2016年岷江上游植被覆盖度时空变化及驱动力

基于MODIS NDVI遥感数据,采用像元二分模型估算岷江上游植被覆盖度,运用一元线性回归分析和稳定性分析方法,研究2006-2016年岷江上游植被覆盖度时空变化格局及稳定性,并分段讨论2008年"5.12汶川地震"对岷江上游植被的破坏程度以及震后植被恢复情况,利用地理探测器模型对岷江上游植被覆盖度影响因子及影响力进行探测,分析岷江上游植被覆盖度变化驱动力。结果表明：（1）2006-2016年岷江上游植被覆盖整体状况良好,植被覆盖总体情况较为稳定,多年平均植被覆盖度为0.79,植被覆盖度大于0.8的区域占整个岷江上游地区面积的69%。（2）2008年"5.12汶川地震"给整个岷江上游植被造成了严重的破坏,植被覆盖度退化区域面积为14013.41 km²,占整个岷江上游面积的57%,2008-2016年岷江上游植被恢复状况良好,植被覆盖度改善区域面积为17390.69 km²,占整个岷江上游面积的71%,岷江上游植被覆盖度已经超过震前水平。（3）岷江上游植被覆盖度主要受海拔、气温、土壤类型、降水4个因子的影响,其解释力均在40%以上;地貌类型、植被类型的解释力在20%-40%之间;坡度、坡向的解释力均小于1%。     

黄土高原流域水沙变化研究进展

人类活动和气候变化是影响流域水文过程的两大驱动因素,径流输沙是流域水文过程的总体反映,变化环境下径流输沙的变化规律与成因分析是水文学和全球变化研究的热点问题。黄土高原是我国水土流失最严重的地区。20世纪50年代以来,黄土高原地区开展了大规模的生态环境建设和水土流失综合治理,显著改变了流域土地利用和植被覆盖。下垫面条件改变与气候变化综合作用,使得流域水沙情势发生剧变。围绕黄土高原流域水沙变化的时空尺度特征与驱动机制,总结了径流输沙和水沙关系变化特征的研究结果,归纳了径流输沙变化的归因分析方法与人类活动和气候变化影响的贡献分割结果,探讨了气候变化、植被恢复、水土保持工程措施以及流域景观格局对水沙变化的影响机制。未来应加强流域水沙演变的时空尺度特征特别是水沙关系非线性特征的定量研究,阐明极端事件对水沙动态的影响与贡献;开展水沙变化影响机制的多要素综合解析,发展耦合地表覆被动态特征和气候变化的降雨-径流-输沙模型,揭示生态恢复与水沙演变过程互馈机制;开展未来气候变化、社会经济发展和生态建设工程情景下水沙动态的趋势预测,为黄土高原生态综合治理和水资源管理与黄河水沙调控提供策略建议。     

我国植被水土保持功能研究进展

 我国植被水土保持功能的研究可以概括为以下3个主要方面：1)植被水土保持功能的对比研究： 通过实地对比观测植被覆盖地与对照地（裸地、农耕地等）的径流量、土壤侵蚀量等,研究植被的减水减沙效益。研究表明,天然植被具有强大的水土保持功能,并呈现出林>灌>草的规律;人工植被水土保持功能的发挥则受到多种因素的影响,呈现出较复杂的情况。2)植被保持水土的机理研究：雨滴击溅和径流冲刷是水土流失的动力,通过分析植被削减降雨和径流动能的过程,来揭示植被水土保持功能的内在机理。研究表明,植被外在的水土保持功能是其内部各个垂直层