水资源是人类赖以生存和发展不可缺少的一种资源。确保水资源可持续利用,是实现经济社会可持续发展的重要前提条件。全球气候变化和人类活动影响下,地球上水循环不断发生变化,许多地区正在发生严重的水危机,如水资源短缺、水质下降、水土流失、旱涝灾害频繁等,成为限制区域可持续发展的关键性因子。广西北部湾沿海区域虽然水资源充沛,但年内和年际分布不均匀,更为严重的是水质污染与水生态环境恶化。流域水质污染已严重影响到北部湾海域的生态环境。本文以广西北部湾最大入海河流南流江流域为研究区域。首先,采用多种数理统计方法分析流域气象水文变化特征;其次,融合3S技术构建SWAT模型,对南流江流域进行径流、泥沙、氨氮和总磷模拟,量化气候变化和人类活动影响贡献;最后,设定不同气候情景,模拟水文水质对气候变化的响应。主要研究内容及结论如下:（1）南流江流域气象水文基本特征分析。1961-2016年期间,全流域多年平均降水量为1747.8mm,降水量整体上无显著的变化趋势。流域多年平均气温为22.23℃,整体气温呈升高的趋势,气温平均增长速率为0.02℃/a。气温增温主要以年平均最低气温增温为主,低温增暖强,高温增暖弱。流域常乐站径流、泥沙年际、年内分配不均。径流量多年平均变差系数为0.33,在00年代变差系数最大值为0.45,年际径流量波动最大;年际输沙量波动最大时期为80年代,该时期输沙量变差系数最大值为0.63。且径流量和输沙量年内分配以夏半年（4-9月）为主,夏半年径流量和输沙量分别占总量的77.01%、89.5%。在时间趋势上,采用Mann-kendall和双累积曲线法对径流和泥沙时间序列进行检验,径流呈不显著的下降趋势（速率为0.01亿m3/a）,泥沙在1988年发生突变,整个研究时段呈显著的下降趋势（减少速率为1.28万t/a）。以1988年为界,将研究时段分为基准期（1966-1988年）和影响期（1989-2016年）两个时段,径流和泥沙在后一时段年均值相对于前一时段分别减少为7.9%和43.5%,输沙量降幅明显。（2）SWAT模型构建及水文模拟。基于Arc GIS地理信息软件,利用高程、土壤和土地利用等数据和气象驱动数据,建立南流江流域的SWAT模型,对模型结果进行率定（1966-1980年）和验证（1981-1988年）。径流量率定期决定系数（R2）为0.94,纳什系数（NS）为0.91,验证期决定系数（R2）为0.93,纳什系数（NS）为0.92,相对误差为3.6%;泥沙率定期决定系数（R2）为0.88,纳什系数（NS）为0.87,验证期决定系数（R2）为0.88,纳什系数（NS）为0.86,相对误差为-1.5%;径流模拟率定和验证期R2和NS均大于0.9,精度达到优;泥沙模拟率定和验证期R2和NS均大于0.8,精度达到良,说明SWAT模型在研究区有较好的适用性。利用率定好的模型对影响期（1989-2016年）径流、泥沙进行模拟,量化气候变化、土地利用、直接人类活动对径流、泥沙的影响。气候变化、土地利用和直接人类活动对径流变化贡献率分别为46.4%、3.1%、50.5%,对输沙量的变化贡献率分别为46.9%、11.8%、41.3%。径流和泥沙主要受气候变化和直接的人类活动影响,土地利用变化影响较小。（3）南流江流域污染负荷模拟及时空特征分析。在时间趋势上,氨氮和总磷随着径流的汛期（4-9月）和非汛期（10-次年3月）增加和减少,氨氮和总磷月负荷总量呈现增大-减小-增大的波动,与径流量呈正相关关系。在空间上,氨氮和总磷沿着干流分布迁移,随着时间推移,上游负荷量减少,下游负荷量累积增加。计算氨氮、总磷年均排放量,位于下游出水口的子流域氨氮和总磷达到最大负荷量,分别为1585.37t/a、1145.9t/a,干流负荷量大于支流河道负荷量。（4）不同气候情景对水文水质的影响预估。设定多种不同气候变化情景（气温升高/降低1℃,降水增加/减少10%）,模拟不同情景下南流江流域水文水质响应。基于已经构建好的SWAT模型,采用情景假设的方法,设置了9种不同气候条件的情景。在其他条件保持不变的情景下将9种不同气候条件气候数据输入,得到不同降水、气温条件组合下径流的变化率。当气温不变,改变降水量增加/减少10%时,径流变化率分别为18.95%、-18.33%,泥沙变化率分别为23.5%、-22.1%,氨氮变化率分别为7.6%、12.6%,总磷变化率分别为-9%、-12.9%;当降水量不变,改变温度增加或减少1℃时,径流变化率仅分别为-1.86%、1.95%,泥沙变化率分别为-1.1%、1.2%,氨氮变化率分别为-0.2%、1.4%,总磷变化率分别为-2.2%、2.1%。对比变化率规律,得出径流、泥沙、氨氮和总磷变化与降水呈正相关关系,与气温呈弱负相关关系,且降水量的变化对水文水质的影响比温度的变化对流量的影响更显著。