森林生态系统及其生态功能对人类的生存与发展具有不可替代的作用。其中,森林植被的变化(干扰与恢复),会对森林生态功能产生重要影响。在水资源短缺和水环境恶化的背景下,森林生态系统的水源涵养功能显得尤为重要。科学地评估区域森林变化及其对水源涵养功能的影响,将为森林生态工程建设提供重要理论依据。本研究基于ERA(Equivalent Recovery Area,等量恢复面积)指数和森林演替过程定量森林变化;采用综合蓄水能力法估算森林水源涵养功能。在结合前两者的基础上,基于ENVI/IDL和ArcGIS Engine/C#.NET二次开发平台,设计与实现区域森林变化与水源涵养功能估算系统。该系统主要包括数据管理、数据处理、森林变化模拟与预测、水源涵养功能估算和可视化模块。该系统不仅支持森林水源涵养功能的估算,还可模拟并预测森林变化,预测不同森林变化情景下区域水源涵养能力的时空变化趋势。此外,该系统还具备统计分析、图表绘制、专题制图和时空动态渲染等功能。这些功能的实现可为林业部门和水资源管理部门快速准确地评价森林及其水源涵养功能变化提供技术支持。为验证系统的适用性,本文以岷江杂谷脑上游流域为应用案例,评估该流域森林变化及其水源涵养功能动态,主要研究结论如下:(1)1996年至2030年间,研究区在“自然恢复”与“自然恢复+人工恢复”情景下,森林等量恢复面积占比均呈现上升趋势。“自然恢复”情景下的等量恢复面积占比在1996年和2030年分别为22%和34%左右,其年均恢复率约为0.35%。而在“自然恢复+人工恢复”情景下,等量恢复面积占比分别为22%(1996年)和32%(2030年)左右,其年均恢复率接近0.29%。总体上,“自然恢复”情景下的森林水文功能恢复速率和效果更优。(2)1996年,研究区的森林水源涵养总量约为9.45×10~7m~3。其中,林冠层截留量、枯枝落叶层持水量和土壤层蓄水量的贡献率分别约为2.57%、5.40%和92.03%。土壤层蓄水量是森林涵养水源的主体。此外,位于海拔3000-4000m处的森林水源涵养量贡献率最高(接近84.3%)。不同森林演替类型的总水源涵养量贡献率从大到小依次为:天然针叶林>人工针叶林>灌木>阔叶林;单位面积水源涵养量来从大到小依次为:天然针叶林>人工针叶林>阔叶林>灌木。不同龄组(人工和天然)针叶林的单位面积水源涵养量从大到小依次为:过熟天然针叶林>成熟天然针叶林>中龄人工针叶林>成熟人工针叶林>过熟人工针叶林>近熟天然针叶林>中龄天然针叶林>幼龄天然针叶林>幼龄人工针叶林。(3)在1996-2030年间,区域水源涵养量随森林恢复逐渐增加。其中,林冠层截留量由于受降雨量影响,波动较大且频繁,进而导致总水源涵养量和不同森林演替类型水源涵养能力的波动。在预测区间(1996-2030年)内,针叶林的水源涵养贡献率和单位面积水源涵养量一直最高。与历史降雨情景(1996-2017年)相比,未来降雨情景(2018-2030年)下的不同龄组针叶林的单位面积水源涵养能力均较弱些(相差约100t/hm~2),这主要受未来情景下降雨量减少的影响。(4)研究区天然针叶林的水源涵养量和单位面积水源涵养能力优于人工针叶林。相较于同龄组的人工针叶林,幼龄、成熟和过熟天然针叶林的水源涵养能力更强,中龄和近熟天然针叶林的水源涵养能力则不如人工针叶林。1996-2030年,“自然恢复”的水源涵养总量低于“自然恢复+人工恢复”的,但是两者的差距随时间呈缩小趋势。短期内,人工针叶林的水源涵养总量较高,但是,长期看,随着天然针叶林进入成熟和过熟阶段,天然针叶林的水源涵养总量将超过人工针叶林。