水資源是連接自然環(huán)境與人類社會(huì)的關(guān)鍵紐帶,在氣候變化和人類活動(dòng)構(gòu)成的變化環(huán)境背景下,水文非一致性(non-stationarity)問(wèn)題突顯,采用歷史資料和傳統(tǒng)水文模型率定的參數(shù)也已失去代表性,如何模擬變化的水文系統(tǒng)是現(xiàn)代水文學(xué)亟待解決的重要問(wèn)題。近二十年來(lái)廣西境內(nèi)以人工桉樹林為主導(dǎo)的森林轉(zhuǎn)型正從根本上改變著土地利用的時(shí)空分布特征,強(qiáng)干擾的人工桉樹種植活動(dòng)直接影響了河流水沙通量,對(duì)脆弱且復(fù)雜的河口生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響。基于氣候變化和區(qū)域森林轉(zhuǎn)型的變化環(huán)境,本文以廣西南部典型的桉樹種植區(qū)——茅尾海沿海流域?yàn)檠芯繉?duì)象,通過(guò)分析研究區(qū)上游的陸屋站水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),利用遙感手段監(jiān)測(cè)研究區(qū)的擾動(dòng)時(shí)空格局并建立SWAT分布式水文模型探討變化環(huán)境下水文模型的適用性,推算入海水沙通量,結(jié)合潮位和海量遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)河口潮灘變化,主要有以下4點(diǎn)研究結(jié)果。(1)通過(guò)分析陸屋站1957—2016年的水文觀測(cè)資料可知,降雨和徑流序列檢驗(yàn)結(jié)果分別為上升不顯著和下降不顯著,降雨和徑流1957—2005的水文豐枯周期變化基本一致,徑流的震蕩變化幅度大于降雨,2010—2016徑流的上升趨勢(shì)放緩,降雨呈持續(xù)上升趨勢(shì),故從2010年起降雨和徑流趨勢(shì)變化不同步。非汛期降雨增長(zhǎng)速率為24.03mm/10a,汛期以7.7mm/10a的速度緩慢增加;非汛期徑流量以8.70×106m3/10a的速率增加,汛期31.61×106m3/10a的速率減小,降雨和徑流的變化不同步主要集中于汛期。輸沙率和含沙量均呈顯著下降趨勢(shì),分別于2001和2004年出現(xiàn)突變點(diǎn)�；趶�(fù)小波分析可知,年降水的第一主周期是23a,震蕩周期呈上升趨勢(shì),隨著時(shí)間的推移降水一個(gè)周期的時(shí)間在變長(zhǎng);年平均輸沙率的第一主周期是22a,在2000年以前周期性顯著,1987年后周期性減弱,2000年以后減弱更顯著。(2)通過(guò)分析陸屋水文控制流域內(nèi)1987年和2015年的土地利用變化可知,流域內(nèi)增加了207.68km~2的人工桉樹種植面積,占流域總面積的14.82%。2015年林地(含桉樹)面積同比增長(zhǎng)了5.57%,陸屋水文站控制范圍內(nèi)總林地面積增加并不顯著。陸屋水文站控制范圍內(nèi)植被的上升趨勢(shì)的貢獻(xiàn)量主要來(lái)自流域內(nèi)人工桉樹的大面積種植,增強(qiáng)型植被指數(shù)(Enhanced Vegetation Index,EVI)和葉面積指數(shù)(Leaf Area Index,LAI)呈上升趨勢(shì)。通過(guò)LandTrendr(Landsat-based detection of Trends in Disturbance and Recovery)算法獲取流域內(nèi)逐年擾動(dòng)面積,陸屋水文站控制范圍整體擾動(dòng)面積呈明顯下降趨勢(shì),由于廣西2000年大面積引種桉樹,2000—2004年陸屋水文站控制范圍森林?jǐn)_動(dòng)占比上升至70%,其余年份森林?jǐn)_動(dòng)占比在35%~50%波動(dòng)。(3)依據(jù)小波分析結(jié)果評(píng)價(jià)徑流量和輸沙量的模擬精度,豐水周期模擬效果整體優(yōu)于枯水周期。1981—1988的徑流量模擬NS可達(dá)0.90,驗(yàn)證期2013—2016時(shí)段的徑流量模擬納西效率系數(shù)(Nash–Sutcliffe Efficiency,NS)較低,重新率定土壤水和地下水等相關(guān)的參數(shù)后,NS從0.67提高至0.78。1981—1988年的輸沙量模擬NS可達(dá)0.80,但2001年輸沙率突變下降后的時(shí)段NS降至負(fù)值。SWAT參數(shù)不再適用于突變年份后一時(shí)段的流域狀態(tài),變化環(huán)境下SWAT參數(shù)時(shí)變性表現(xiàn)顯著,當(dāng)流域系統(tǒng)發(fā)生明顯變化后應(yīng)考慮重新率定模型參數(shù)。將SWAT進(jìn)行空間拓展推測(cè)無(wú)觀測(cè)數(shù)據(jù)的茅尾海沿海流域入海水沙通量,結(jié)果顯示入海水沙通量呈下降趨勢(shì)。(4)基于Google Earth Enginee提取茅尾海河口潮灘面積,并使用環(huán)境星(環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星,HJ-1)進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ),結(jié)果顯示2013—2018年潮灘面積數(shù)據(jù)波動(dòng)形態(tài)發(fā)生明顯改變,茅嶺江河口淤泥灘的沖刷受到河流來(lái)沙減少影響,欽江河口淤泥灘的沖刷形態(tài)主要來(lái)源于人為清淤工程。上游陸屋站的水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,徑流呈弱下降趨勢(shì),2001年輸沙率出現(xiàn)顯著下降突變點(diǎn),說(shuō)明河口潮灘響應(yīng)具有滯后性。
【學(xué)位單位】：南寧師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P333;TV148
【部分圖文】：

變化環(huán)境下河流水沙通量模擬與河口潮灘響應(yīng)研究圖1.1 研究思路示意圖1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展關(guān)于森林覆被變化水文響應(yīng)的研究可以追溯至 1967 年，Hibbert 總結(jié)了 39 個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出了森林減少會(huì)增加產(chǎn)水量，重新造林會(huì)減少產(chǎn)水量的初步結(jié)論[18]，隨后不斷涌現(xiàn)的森林水文響應(yīng)綜述性文章的觀點(diǎn)與 Hibbert 結(jié)論一致，通過(guò)總結(jié)全球 504 個(gè)造林與徑流關(guān)系的案例，研究顯示所有年齡段草原，灌木叢或農(nóng)田的植樹造林使流量減少 180mm/a，徑流平均減少 38％，更重要的是 504 個(gè)案例中有 13％的徑流完全干涸至少 1 年[19]。傳統(tǒng)小流域的森林觀測(cè)實(shí)驗(yàn)中

干、支流共長(zhǎng) 583km，注入欽州灣茅尾海。圖 2.1 研究區(qū)位置示意圖2.1.2 地質(zhì)地貌茅尾海沿海流域所在的欽州-防城地區(qū)有 3 組主要斷裂帶：靈山-防城斷裂、南屏-新棠8

桐中-小董斷裂。桐中-小董斷裂以北的廣大地區(qū)發(fā)生地槽型褶皺，形成加里南的欽州一帶沒(méi)有發(fā)生褶皺運(yùn)動(dòng)，上下古生界連續(xù)沉積，稱欽州殘余海槽[50槽為三級(jí)構(gòu)造單元，分布于桂東南玉林、欽州、防城港一帶，呈北東向展布東期裂谷帶的殘余海槽。根據(jù)隆起和拗陷程度，沉積作用和巖漿活動(dòng)等特點(diǎn)分為博白斷陷、六萬(wàn)大山隆起、欽州坳陷和十萬(wàn)大山斷陷盆地等 4 個(gè)四級(jí)構(gòu)造防城斷裂帶是貫穿整個(gè)北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的區(qū)域性深大斷裂，西南端起自越南德先欽州至靈山至平南的大安，總長(zhǎng)度約 350km，中國(guó)境內(nèi)長(zhǎng)度約 300 km，寬 5 ~ NE-NEE 走向。 該斷裂帶夾持于欽州坳陷和六萬(wàn)大山隆起之間， 由一系組成，斷裂控制沉積作用明顯。靈山-防城斷裂帶以?shī)W陶系地層為中心，兩側(cè)稱出露，地層之間接觸關(guān)系多為斷層接觸，斷裂帶外圍為花崗巖巖體[51-52]裂屬于區(qū)域性深斷裂，為西大明山-大瑤山加里東褶皺隆起帶與欽州拗陷的分州拗陷北西側(cè)，北東端起于靈山縣石塘鎮(zhèn)西部，與靈山-藤縣斷裂相接，向南欽州市新棠鎮(zhèn)、貴臺(tái)鎮(zhèn)，上思縣公正鄉(xiāng)，至南屏瑤族鄉(xiāng)一帶尖滅，走向北東0 km。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2835557