秦岭南坡是我国南水北调中线工程的主要水源区。火地塘林区位于秦岭南坡中段中心地段，其水量和水质状况将对社会和经济产生重大影响。因此，2002-2004年期间在该林区开展了森林水文效应综合研究：在探讨该林区内火地沟集水区水文变化过程的基础上，分别建立降水、径流与时间的函数模型并分析降水与径流的相关性；对该林区对不同水体进行水质分析并用模糊数学综合评价法对其进行水质分级。研究结果表明：（1） 根据火地沟集水区年径流特征，将该区水文情势可划分为3个时期：① 枯水径流期（11月至来年3月），径流量占年径流量11.2％，径流主要是地下径流（基流），变化平稳；② 雪融水径流期（4-5月），径流量占年径流量9.1％，径流由地下径流、雪融水径流、少量降雨径流组成，以雪融水径流为主；③ 洪水径流期（6-10月），径流量占年径流量79.7％，径流由地下径流、降雨径流组成，以降雨径流为主。火地沟集水区径流年分配受到气温和降水的影响，森林的水源涵养功能对该集水区径流的时间变化起着重大的调节作用。（2） 四个森林集水区径流水水质间无显著性差异；大气降水与森林集水区径流水水质间具有显著性差异，其差异是由Na、Mg、Ca、K、BOD和pH值6种指标引起的；表示大气降水通过森林生态系统后水质发生了显著变化。（3） 农田试验区径流水与大气降水水质间无显著性差异；但与森林集水区径流水水质有显著性差异，其差异是由Mg、Ca、K、总N、COD、BOD和pH值7种指标引起的。表示森林生态系统和农田生态系统对水质的影响显著不同。（4） 火地沟集水区内，大气降水的物质总输入量为191.361kg／hm²·a，径流的物质总输出量为218.110kg／hm²·a，物质总输出量大于物质总输入量，其中对Zn、Fe、Cd、Pb的贮留率分别为82.1％、98.8％、94.7％、91.0％，对总N、Na的贮留率分别为79.8％、70.6％，而对于Mg和Ca元素由于径流输出量高于大气降水输入量，贮滤强度则表现为负值。（5） 火地沟集水区径流水中BOD、COD的平均浓度分别比大气降水中下降了6.99 mg／L，14.66 mg／L，降低率分别为94.8％，69.0％；火地沟集水区径流水中DO平均浓度比大气降水中增加了1.38 mg／L，增加率为19.9％。其余各森林集水区也有相同的规律，表明森林生态系统调节了大气降水中氧平衡指标的浓度，改善了大气降水的水质。（6） 按照模糊数学综合评价方法，用Zn、COD_cr、DO、Cd、Pb、NH₄⁺-N这6项指标作为评价指标，对森林集水区径流水、农田试验地径流水以及大气降水水质进行综合评价，结果表明：森林集水区径流水水质属Ⅰ级水，水源未受污染，属优良源头水；农田试验区径流水水质属Ⅱ级水，受到轻微污染；大气降水水质属Ⅲ级水，受到一定程度的污染。