1 森林涵蓄降水在水量平衡中的意义
水量平衡中的入海径流量是集水区的各种消耗后剩余的水量，它与降水量的比值，反映了集水区下垫面涵蓄降水能力以及湖、库、塘、坝蓄积、生产和生活消耗水量的大小，入海水量占降水量的比值越小，表明下垫面涵蓄降水能力强、水资源被蓄积、开发、利用程度高。表 1 是中国与世界水量平衡比较情况。
由表 1 可见，根据水量平衡研究结果，我国外流区域的径流量与降水量的比值为 0.45， 比世界平均值 0.37 高出 0.08，说明我国江河注入大海的洪水要高于世界平均水平，降水被蓄积和生产、生活等利用的比率低，这与我国西高东低的地形、降水季节差异大等因素有关，也与我国流域下垫面的形态恶劣、植被涵蓄降水能力低有关。
2 森林对河川径流有调节作用
森林对河川径流的调节作用主要表现在：削减洪峰流量，推迟洪峰到来时间，增加枯水期流量，推迟枯水期到来时间，减小洪枯比。
国外的研究表明，森林覆盖率每增加 2%，可以削减洪峰 1%，当流域森林覆盖达到 100%时，削减洪峰的极限植为 40%～50%。 国内研究也表明，对于10 km2以下的小流域， 森林可以削减洪峰的能力为50%以上。 同时推迟洪峰时间（5～20）min。 年内径流分配不均系数随着森林覆盖率的增加而减少。 林区的径流深较非林区削减比例随降雨量的大小而变化。湖南省岳阳县李段河小流域治理中，对降雨径流的观测结果见表 2。
由表 2 可知，同等降雨量条件下，森林地的径流深比荒坡地有所减少，而且随降雨量的减小，森林地较荒坡地削减径流深的比例而加大。
3 森林可有效减少土壤侵蚀和流域产沙量
当森林植被遭遇到破坏，雨季来临时，山体受冲刷，水流挟着泥沙，一泻无阻，涌入江河湖库，水流减速后，挟沙能力降低，泥沙沉积下来，于是水库被淤积，湖面缩小，河床抬升甚至堵塞。 而森林生态系统能保护土壤，减少土壤侵蚀，避免江河湖库的泥沙淤积，提高水利设施的效用。森林对土壤的保护作用取决于以下两个方面： 一是阻止和减少降雨对土壤的直接冲击；二是减小地表径流及其对土壤的冲刷，减少和消除了外部动力对土壤的侵蚀功能，保护土壤。
（1） 森林能减少雨滴对土壤的冲击。 降雨特别是暴雨的雨滴动能很大， 其动能量每平方米可高达10 万 g， 超过了大多数土壤团聚体在湿润时的抗崩解强度，一旦表层土壤结构遭到破坏，降水难以下渗而形成超渗地表径流冲刷土壤， 就会形成强度的水土流失。 森林具有浓密的树冠叶、丰富的灌草植被、枯枝落叶层、庞大的根系，能有效地削减侵蚀性降雨的雨滴动能、拦截、分散、滞缓雨滴对表土的侵蚀。有关研究表明，森林的树冠、灌草层和枯枝落叶层累计可削减降雨动能总量的 70%以上，大小依次为枯枝落叶层、灌草层、林冠层。 当清除枯枝落叶后，降雨对林地的冲刷量将从1.592 g/m2增加到 3.642 g/m2，特别是溅蚀量从 0 增加到 32.05 g。
（2） 森林能减少超渗地表径流。 地表径流对土壤的冲刷，是造成土壤侵蚀、水土流失的一个重要因素，它还是洪水流量的主要成份，引起洪涝灾害。 草地、荒地、裸地上降雨，主要以地表径流的形式，直接流入江河。但在森林中则不是这样，森林土壤有良好的渗透性，降雨经过林地渗透进入地下水，再以地下径流形式渗入江河，从而大大减少了超渗地表径流，也减少了地表径流对林地土壤的冲刷。
森林植被正是通过对水文过程的调节和土壤物理化学性质的改良， 一方面耗散降雨径流的侵蚀能量，另一方面提高土壤抵抗侵蚀的能力，进而起到防治土壤侵蚀，减少流域产沙量，降低河流泥沙含量，防治水库淤积，提高水资源的有效利用率。
4 湖南四水流域森林覆盖变化对径流、输沙影响分析
森林减少流域径流量及输沙量与流域森林覆盖率大小密切相关。 统计分析湖南省不同时期森林覆盖率与同期四水径流量及输沙量，得到表 3、表 4 及附图中的相关数据。
由表 3、表 4 及附图可看出不同时期森林覆盖率的变化对径流量、输沙量影响的如下特征：
（1） 1958~1975 年的 18 年中，森林覆盖率平均每年减少 1.48%，四水年均径流量增加 0.75%，年均输沙量增加 0.23%。
（2） 1976~1985 年的 10 年中，森林覆盖率平均每年增加 0.23%，四水年均径流量减少 0.10%，年均输沙量减少 0.37%。
（3） 1986~1999 年的 14 年中，森林覆盖率平均每年增加 1.13%，四水年均径流量减少 0.43%，年均输沙量减少 2.49%。
（4） 2000~2008 年的 9 年中，森林覆盖率平均每年增加 0.47%，四水年均径流量减少 0.60%，年均输沙量减少 3.23%。
（5） 森林覆盖率与输沙量成反比。 当森林植被覆盖率下降时，输沙量则增加。
（注： 表 4 中， 因 1954 年为特大水、 沙年，而1954~1957 年间的森林覆盖率虽有所下降， 但下降幅度远比径流量和输沙量下降幅度要小， 所以出现了 1955~1957 年间的森林覆盖率下降而年均径流量与年均输沙量减少的反常现象）。 统计分析湖南省四水流域不同时期森林覆盖率与河川径流量、输沙量的变化关系为：当森林覆盖率提高 1%，河川径流量减少 0.38%～1.27%；输沙量则减少 1.61%～6.87%。当森林覆盖率降低 1%， 河川径流量增加 0.51%～3.45%；输沙量则增加 0.86%~6.29%。
（6） 输沙量与径流量成正比。 当降雨径流量增加时，河流输沙量随着增加。统计分析湖南不同时期径流量和输沙量的变化关系为：当径流量增加 1%时，输沙量增加 0.17%～0.59%；当径流量减少 1%时，输沙量减少 0.19%～0.50%。
（7） 植被与输沙量关系尤为紧密。 以澧水中上游为例，植被发展的水文泥沙效应明显，根据张家界水文站实测资料统计分析， 流域内随着绿色植被的增加，使年均径流量由 1984 年的 147 m3/s，下 降到2001 年的 125 m3/s，径流量减少了 15%。 悬移质输沙模数由 202 kg/km2·a 下降到 97.5 kg/km2·a 减少出口断面输入泥沙的 51.7%。 澧水张家界以上流域植被、径流量、输沙量变化情况参见表 5。
依表 5 中数据计算求得澧水中上游流域的植被与输沙量的变化相关系数为 0.98，相关方程为 Y=812.45-10.45X。通过以上森林植被、径流量、输沙量变化的相关特性研究，证明实施植树造林，增加森林覆盖率是抑制水土流失，减少河流泥沙，防止水库、山塘淤积，延长水利工程使用寿命，发挥长期效益的有效途径。
