河流水沙是地球生物化学循环的重要载体,是陆海物质和能量交换的重要组成部分。对河流水沙过程尤其是入海水沙变化的研究是未来地球海岸计划(Future Earth Coast,FEC)的重要内容。由于气候变化和人类活动的耦合与综合影响,河流水沙发生变异乃至受到调控成为全球大江大河水文过程的主要特征,这是不容置疑的事实。独流入海的亚热带山区型中小河流水沙过程的研究相对大河而言,较为匮乏。.中小河流具有分布广、流速急、面积小、流程短、河面窄、受热带气旋影响明显等明显特征,其水沙条件的变化对区域生态、经济、社会的影响更具突发与直接性。对北部湾独流入海河流水沙变化过程的研究有助于揭示我国西南独流入海河流的水沙输运过程、河槽变化与水沙变化的耦合过程以及热带气旋对泥沙变化的影响等,并可为亚热带山区型河流的开发与治理提供理论支撑与技术支持。基于此,论文选择地处南亚热带海洋性季风气候区,环北部湾最大的独流入海河流——南流江为研究区域。基于所采集的河流悬沙与河床泥沙、河川断面变化数据以及河口沉积物柱芯,结合南流江近50年来的流域降雨、热带气旋、水土流失、土地利用变化以及河流采砂等自然和人类活动应力的分析,采用小波分析、流量-泥沙比率曲线、经验正交函数(EOF)、210Pb测年法和"3S"等方法和技术,较全面、系统地分析南流江水沙变化过程。对自然作用和人类活动的相关影响进行了定量识别,进而探讨河槽、河口与水沙变化的关联机制。主要研究结论包括:首先,南流江水沙变化特征明显。南流江全年大部分时间的水沙通量小于100m3/s,流量峰值主要出现在6、8月,含沙量峰值则在4月。洪枯季节水沙变化差异大,夏半年平均流量占全年70%以上,平均输沙量占全年的90%以上。不同尺度的周期性震荡明显,主要有4-6年和11年的振荡周期。月平均泥沙通量的峰值滞后于流量的变化,呈现顺时针"先沙后水"的特征,与长江的逆时针"先水后沙"相反。但近期由于高强度人类活动的影响,这种滞后性在变小,水沙变化速率趋于更同步。南流江上、下游同流量下挟沙能力呈下降趋势,中下游受各种控制因素影响更大,导致其水沙变化速率较上游大。近50年来年平均含沙量呈明显下降趋势,年平均流量变化趋势不明显。其次,南流江水沙变化的控制因素多样:自然作用是影响南流江水沙变化的重要驱动力,近期人类活动对水沙变化的干扰进一步加剧。南流江流域地貌面积-高程积分值(HI值)偏小,处于回春发育期,河流仍在不断溯源侵蚀,给河流提供基本的泥沙来源。多年月平均气温的增加可能加剧土壤侵蚀程度,有利于流域泥沙的增加。流域平均降雨量变化趋势、峰值分布和周期等与径流变化特征基本吻合,表明气候因素是驱动南流江径流变化的主要动力因子。热带气旋是南流江径流和泥沙增加的另一因素,其在平水年、洪水年和枯水年导致入海悬沙的增加率分别为:24.38%、43.36%和10.72%。近50年来,人类活动对水沙变化的影响程度逐渐增加,其中贡献相对大的流域水土流失对入海泥沙通量的贡献量为24.76%,与热带气旋在平水年对泥沙影响的贡献基本相当。此外,南流江的单位面积采砂量为1030.82m3/km2,远远大于长江的26.76m3/km2,对河床、河岸和河流水沙变化造成严重影响。再次,河槽对水沙变化的适应特征明显:"洪季冲刷,枯季淤积,整体冲刷"。南流江河槽断面形态主要有"U"型和"V"型两类,河槽呈现"洪季冲刷,枯季淤积"季节变化规律。2001-2012年洪季河槽冲刷量为13.81×104m3,枯季淤积量为8.33×104m3,洪季冲刷量高于枯季淤积量5.48×104m3,河槽整体表现为冲刷状态。河槽形态变化主要有两种模态,第一模态是断面变化的主要模式,主要表征河槽断面冲淤的周期振荡,反映来水来沙对河槽的季节性影响;第二模态则是表征断面在极端事件的影响下侵蚀加剧、局部"V"型河槽更加明显的特征,反映暴雨、洪水、干旱、台风或其他极端天气等因素对河槽的显著影响,为断面变化的次要模式。此外,河口对流域水沙变化的响应特征不明显:近期南流江河口沉积速率在增加,入海泥沙并不是主要影响因素。研究表明,南流江河口沉积速率平均值约为0.83 cm/yr,近年来沉积速率不断加快,同期入海泥沙则在不断减少。河口区沉积物组分与上游、下游类似,呈现不明显的双峰模式,但河口区沉积物粒径比上游、下游粗,分选性好,表明河流上游和下游的泥沙只有部分供给河口区。海域泥沙、强潮河口潮流、河口浅滩以及红树林促淤等为目前河口展现高淤积的主导因子。最后,山区型独流入海河流(南流江)与岛屿型中小河流(兰阳溪)的水沙变化各具特点··前者水沙通量较大,后者水沙变化突发性强。南流江年平均流量是岛屿型中小河流兰阳溪的4倍左右,年平均含沙量是兰阳溪的近500倍。南流江平均流量极大和极小值相差4倍多,而兰阳溪则是5倍多,南流江平均含沙量极大值与极小值相差7.5倍左右,而兰阳溪相差75倍左右。这表明岛屿型河流比独流入海的山区型河流水文过程更具突发和变异。