（环境工程专业论文）南流江流域水资源数字化管理.pdf

摘要 南流江是广西区流程最长、流域面积最广和水量最丰富的独流入海的一条河 流。南流江流域资源丰富、物产丰美，已经成为广西区经济最发达的区域之一。 同全世界所面临的水问题一样，水问题同样已成为制约南流江流域经济社会发展 的瓶颈。通过对水资源的合理利用和优化配置，解决水资源问题已成为人们的共 识。采用g i s 技术和计算机技术相结合的数字流域技术，对流域水资源问题和相 关纷繁复杂的各种因素进行处理，已成为流域水资源管理技术主流和未来发展趋 势。 与南流江流域水资源管理实际相结合，以南流江流域水资源数字化管理为研 究内容，对g i s 技术、空间数据库技术、流域水资源信息管理系统软件开发技 术等数字流域相关技术，进行深入调研和细致分析，并制订可行性技术路线。本 文以美国e s r i 的a r c g i s 平台技术为关键技术手段。围绕南流江流域水资源数字 化管理，采用相关工具软件开展工作。通过数字化、格式转换等完成南流江流域 水资源资料标准化处理，采用g e o d a t a b a s e 空间数据模型，建立南流江流域水资 源信息数据库，对成果数据进行高效管理和存储。本文主要研究成果有以下几点： ( 1 ) 对南流江流域水资源数据收集、整理和一系列数字化处理工作，借助 a r c c a t a l o g 软件，建立并将流域水资源信息统一数字化归档，存储在南流江流 域水资源信息空间数据库中。确定南流江流域水资源信息的处理格式与规范，完 善和丰富南流江流域水资源信息数据，为南流江流域水资源研究，奠定数据处理 框架和提供管理决策数据支持。 ( 2 ) 本文采用a r c g i se n g i n e 组件包，开发实现南流江流域水资源信息管理 系统。该系统通过对流域水资源数据和空间数据的统一高效的维护和管理，实现 数据管理、数据查询和专题地图制作等功能，能为后续研究提供接口，为南流江 流域水资源研究提供很好的工具支持和数据支撑。该系统的实现可用来检验本研 究的可行性，通过系统各个功能模块的实施初步展现流域水资源数字化管理在流 域水资源信息管理和数据共享方面的强大优势，为相关研究提供了很好的数据共 享和数据分析，是最佳的流域水资源研究信息化管理平台。 作为“广西北部湾经济区水资源合理配置与水安伞保障研究”子课题，本研 究成果是广西北部湾水资源研究的重要组成部分，为其它流域的水资源数字化管 理具有借鉴意义。 关键字：流域水资源，数字化管理，信息管理系统，南流江 a b s t r a c t n a n l i ur i v e ri sa l la l o n ef l o wi n t ot h es e ai ng u a n g x ia r e a ，w h i c hh a st h el o n g e s t p r o c e s so rt h em o s te x t e n s i v eb a s i na n dt h em o s ta b u n d a n tw a t e rr e s o u r c e s b a s e do n t h ea b u n d a n tr e s o u r c e sa n dl u s hp r o d u c t s ，n a n l i ur i v e rb a s i n sh a sb e c o m et h em o s t d e v e l o p e da r e ai ng u a n g x ie c o n o m i cz o n e f a c e dw i t ht h es a r n ep r o b l e mi nt h ew o r d ， t h ew a t e rp r o b l e ma l s oh a sb e c o m eab o t t l e n e c kt h a tr e s t r i c te c o n o m i ca n ds o c i a l d e v e l o p m e n ti nn a n l i ur i v e rb a s i n s t h r o u g ht h er a t i o n a lu t i l i z a t i o na n do p t i m a l a l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s ，t os o l v et h ep r o b l e m so fw a t e rh a sa l r e a d yb e c a m et h e c o n s e n s u so fp e o p l e b yu s i n gt h ed i g i t a lw a t e r s h e dt e c h n o l o g yw i t ht h ec o m b i n a t i o n o fg i sa n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y , t od e a lw i t ht h ep r o b l e mo fb a s i nw a t e rr e s o u r c e s a n dr e l a t e dt h ec o m p l e x i t yo ft h ev a r i o u sf a c t o r s ，h a sb e c o m et h em a i n s t r e a mo fb a s i n w a t e rr e s o u r c e sm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ya n df u t u r ed e v e l o p m e n tt r e n d c o m b i n i n gw i t hp r a c t i c eo fn a n l i ur i v e rb a s i nw a t e l r e s o u r c e sm a n a g e m e n t ， b a s e do nt h er e s e a r c ho fn a n l i uf i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e sd i g i t a lm a n a g e m e n t , t h e g i st e c h n o l o g y , s p a c ed a t a b a s e t e c h n o l o g y , b a s i nw a t e rr e s o u r c e si n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e ms o f t w a r ed e v e l o p m e n tt e c h n o l o g ya n do t h e rt e c h n o l o g i e sr e l a t e d d i g i t a lw a t e r s h e da r eu s e dt ot h o r o u g hi n v e s t i g a t i o na n dc a r e f u la n a l y s i s ，t h ef e a s i b l e t e c h n i q u e sr o u t ei sa l s od e t e r m i n e d t h ea r c g i so ft h eu n i t e ds t a t e se s r ii st h ek e y t e c h n o l o g y b a s e do nt h en a n l i uf i v e rb a s i n sw a t e rr e s o u r c e sd i g i t a lm a n a g e m e n t ，t h e r e l a t e dt o o l ss o f t w a r ea r eu s e dt o d e v e l o pw o r k t h r o u g ht h ed i g i t a l ，f o r m a t c o n v e r s i o nt od e a lw i t ht h es t a n d a r d i z e dd a t ao fn a n l i ur i v e rb a s i n sw a t e r r e s o u r c e s t h cg e o d a t a b a s es p a t i a ld a t am o d e li su s e dt oe s t a b l i s hw a t e rr e s o u r c e s i n f o r m a t i o nd a t a b a s eo fn a n l i ur i v e rb a s i n s ，t oe f f i c i e n tm a n a g e m e n ta n ds t o r a g ef o r t h er e s u l td a t a t h em a i na c h i e v e m e n t si nt h i sp a p e ra r et h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) t h r o u g ht h ed a t ac o l l e c t i o n ，s o r t i n ga n das e r i e so f d i g i t a lp r o c e s s i n gf o rt h e n a n l i ur i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e s ，u s i n ga r c c a t a l o gs o f t w a r e ，w ee s t a b l i s ha n d a r c h i v et h ef i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e su n i f i e dd i g i t a li n f o r m a t i o n ，t h en a n l i ur i v e r b a s i nw a t e rr e s o u r c e si n f o r m a t i o ni ss t o r e di ns p a c ed a t a b a s e t 0d e t e r m i n et h e p r o c e s s i n g f o r m a ta n dt h es t a n d a r do fn a n l i ur i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e s i n f o r m a t i o n i m p r o v ea n de n r i c ht h en a n l i ur i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e si n f o r m a t i o n a n dd a t a ，s oa st ol a yt h ed a t ap r o c e s s i n gs t r u c t u r ea n dp r o v i d e sd a t at os u p p o r t m a n a g e m e n td e c i s i o n sf o rt h e n a n l i ur i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e sr e s e a r c h i i ( 2 ) t h ea r c g l se n g i n ep a c k a g ei su s e dt od e v e l o pa n di m p l e m e n tt h en a n l i u r i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m t h i ss y s t e mu s ea u n i f i e de f f i c i e n tm a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n tf o rr i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e sd a t a a n ds p a t i a ld a t a ，t or e a l i z ed a t am a n a g e m e n t 、d a t aq u e r ya n dt h e m a t i cm a pm a k i n ga n d o t h e rf u n c t i o n s i tn o to n l yp r o v i d e sg o o dt o o l ss u p p o r ta n dd a t as u p p o r tf o r t h en a n l i u r i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e sr e s e a r c h ，b u ta l s op r o v i d e si n t e r f a c e sf o rt h ef o l l o w - u p s t u d y t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h i ss y s t e mc a nb eu s e dt ot e s tt h ef e a s i b i l i t yo ft h i s r e s e a r c h ，t h ei m p l e m e n t a t i o no fe a c hf u n c t i o nm o d u l eo ft h es y s t e mp r e l i m i n a r y s h o w st h e p o w e r f u la d v a n t a g ei n t h er i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e si n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ta n dd a t as h a r i n g t h i ss y s t e mp r o v i d e sag o o dd a t as h a r i n ga n dd a t a a n a l y s i sf o rt h er e l a t e dr e s e a r c h ，i t i sa l s ot h eo p t i m a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t p l a t f o r mi nb a s i nw a t e rr e s o u r c e sr e s e a r c h a st h e ”g u a n g x ib e i b ug u l fe c o n o m i cz o n er e a s o n a b l ea l l o c a t i o no fw a t e r r e s o u r c e sa n dw a t e rs e c u r i t yr e s e a r c h ”t a s k , t h er e s u l t so ft h i ss t u d yi sa ni m p o r t a n t p a r to fg u a n g x ib e i b ug u l fw a t e rr e s o u r c e sr e s e a r c h ，i th a ss i g n i f i c a n c ef o rt h eo t h e r r i v e rb a s i nw a t e rr e s o u r c e sd i g i t a lm a n a g e m e n t k e yw o r d s ：b a s i nw a t e rr e s o u r c e s ，d i g i t a lm a n a g e m e n t , i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e m ，n a n l i ur i v e r 1 1 1 壁签堡墨大学硕士学位论文 1 1 选题与研究背景 第l 章引言 水资源是生命的源泉，是人类社会维系国计民生各项事业持续健康发展的重 要保证。随着现代化工农业生产的迅猛发展，水资源的开发和利用活动不断受到 区域水资源总量差别、水资源时空分布差异、水资源开发利用水平高低以及水资 源污染等多方面的制约，水资源问题变得越来越突出。在一些区域，水资源问 题在很大程度上影响到区域经济社会的发展，水问题已经成为制约区域经济社会 可持续发展的重要因素。 中国是一个水资源十分紧缺的国家，国家和各级政府历来对水资源问题十分 重视。通过对水资源的科学化高效管理，完善优化水资源配置体系，实现水资源 开发利用的可持续化，保障经济社会的日益增长的水资源需求，日趋重要陉】。受 水资源形成与分布具有时空性特点影响，人类开发利用水资源的随意性较大，传 统的水资源管理方法难以应对现代化水资源管理需求。建立以计算机技术和地理 信息技术相结合的流域水资源管理信息系统，将在完善流域水资源的数字化、定 量化管理方面发挥巨大作用口1 。 南流江流域土地肥沃，自然资源丰富，具有良好的工农业基础。近年来，伴 随着乡镇企业迅速发展，南流江流域已经成为广西壮族自治区经济建设发展最快 的区域之一，其整体发展水平已经跃居广西前列。随着流域经济社会的快速发展 和城市化进程的不断推进，各类用水量不断增加，水资源利用不合理、供需矛盾 加剧、水污染、水资源短缺等水问题已成为制约其发展的主要因素。鉴于此，以 长期观测数据和实验资料的积累与分析为基础，综合应用多学科技术，构建符合 现代化流域水资源管理系统的需求日益迫切n 1 。 南流江流域历来重视水资源相关信息的观测和记录，积累了大量的资料。受 传统水资源信息管理模式以及历史局限的影响，南流江流域水资源管理信息化和 标准化程度不高，数据记录和保存没有采用统一的标准，数据可视化程度比较低， 部分数据仍以纸质图件方式保存，对数据进行现代化分析与处理十分困难。南流 江流域水资源信息尚未形成一个统一的数据信息库，没有确立统一完善的信息保 存标准，形成一个个“信息孤岛”，对于水资源信息的存储与共享极为不利。由 于水资源管理涉及的水资源数据具有很强的空间结构特点，包含了复杂庞大的各 种自然和人文信息，应用传统数据信息管理方法，已无法全面应对水资源信息管 理和研究的需要h 1 。 堑登理三叁堂硕士学位论文 地理信息系统专注于地理空间信息处理和管理，针对具有空间分布特性的水 资源和水环境及其相关数据可以发挥重要作用喳1 。借助计算机技术和地理信息技 术等技术手段，是实现南流江流域水资源信息现代化管理，支撑南流江流域水资 源保护和合理开发研究的重要途径。以地理信息系统为平台，针对南流江流域水 资源信息进行数字化处理，构建符合其水资源时空特点的水资源数据库，将是一 项非常必要和极具意义的工作。 水资源具有不同于其它自然资源的特点。在研究水资源问题时，首先要充分 考虑水资源自身的承受能力；根据其特点，遵循“以供定需”的原则，优化水资 源配置，建立与水资源分布条件相适应的经济结构，及城市建设和工农业生产布 局。南流江流域作为中国广西壮族自治区的一个区域，在进行水资源研究时，还 必须考虑到生态环境比较脆弱的现实情况，制定的水资源开发方案应当符合本地 区的客观条件。 本文是“广西北部湾经济区水资源合理配置与水安全保障研究”子课题。利 用地理空间数据库技术，建立图文并茂、形象直观的南流江流域水资源数据库是 本文要解决的主要问题。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外流域水资源数字化管理技术起步较早。早在上世纪7 0 年代，美国田纳 西河流域管理局就开始应用数字化技术处理和分析流域数据，提供田纳西河流域 管理和规划决策支持哺1 。 从上世纪8 0 年代开始，伴随着科学技术尤其是g i s 技术的飞速发展，g i s 技术被广泛地应用到水资源管理各个领域中。 1 9 8 9 年，美国国家水井协会以地下水的调查资料为基础的美国国家地下水 水文地质数据库研制成功，该数据库有力地支持地下水模拟决策支持系统埔1 。同 年，美国密执安州应用空间信息系统技术结合有限元法，研制开发密执安州内陆 水资源环境管理系统憎1 。伴随着水资源管理软件的研制和不断推广和应用，g i s 技术和计算机技术在水资源管理方面的应用水平不断提高。 至上世纪9 0 年代，g i s 已经成为水文数据管理系统建设、流域水文学模拟、 水文数据分析等重要的研究技术手段，在水资源领域中的应用更加广泛。1 9 9 0 年，c a r r a r a a ，c a r d i n a li n 等人结合g i s 技术，对拥有世界上最大天然温泉游 泳池之称的美国格伦伍德温泉地区建立了自然灾害及风险评估决策支持系统。该 2 桂林理工人学硕士学位论文 系统实现水文生态指标信息管理，并通过模型分析与风险评估，为决策提供有效 支持。 1 9 9 3 年，在美国亚拉巴马州莫比尔市举行“地理信息系统和水资源专题讨 论会”，讨论会热点主要集中在g i s 在地下水模型、水质以及水资源等方面n 。 1 9 9 3 年，国际水文科学协会( i a h s ) 在奥地利维也纳举办“地理信息系统在水 文学和水资源管理中的应用 学术研讨会n 铂：大会就g i s 在水资源管理、环境 地下水系统中的应用及管理信息系统等议题展开论题。1 9 9 6 年，在维也纳举办 的“g i s 在水文学和水资源中的应用”国际学术专题会议中n 射，与会专家学者就 g i s 在水文学及水资源管理中的应用进行深入探讨。 2 0 0 2 年，d a e n ecm c k i n n e y 等将面向对象技术应用到水资源管理模型和 g i s 集成上，就空间和专题目标信息收集等流域水分配问题的关键提出有效的 解决方案u 钉。2 0 0 4 年，p a 沃伯斯就水权、流域的水文条件等决策指标，研 制流域水资源管理模型。2 0 0 5 年，s t r a t o sa r a b a t z i s 等从流域水资源监测和 管理两个方面，开展水资源管理系统研究，同时还提供水资源服务的经济效益评 价功能。2 0 0 7 年，美国b o s e hd d ， s h e r i d a nj m 等人广泛收集流域测量点数 据，采用v i s u a lb a s i c6 0 编程语言，在a r c v i e w 平台技术支持下，建立区域 地表水和地下水质量评价信息管理系统。2 0 0 8 年，美国亚利桑那州t o k e e f e r ， m s m o r a n 等人采用g i s 和r s 技术，研制科罗拉多大峡谷水文生态数据库系统， 借助该数据库，应用水文生态学研究模型，对该区域生态水文状况进行有效评估 与预测。 进入2 l 世纪以来，“3 s 、现代通信、流域实时监控等技术日臻成熟，水资 源管理系统的研究和应用已经扩展至流域乃至更大范围。 1 2 2 国内研究现状 应对不断增长的水资源管理现代化、信息化需求，在上世纪8 0 年代中后期， 中国开始采用g i s 地理信息系统进行流域水资源管理。在上世纪8 0 年代末，上 海市环境管理部门建立具备动态监测、水污染模拟、取水口水环境管理、水质预 测分析和预报等功能的黄浦江流域水环境地理信息系统n 耵。 随着“数字黄河 、“数字海河”、“数字长江 、“淮河数字化管理”等大型河 流流域数字化管理工程的实施，在流域数字化方面起到很好的先行示范作用n 们。 近十年来，国内的流域水资源数字化研究和应用不断发展，国内一些科研部门和 水资源管理机构也先后持续在流域水资源研究和应用等方而做出诸多的努力和 创新( 表i - i ) ，为本文提供很好的借鉴和参考。 3 桂林理工人学硕士学位论文 表卜1 国内部分科研单位和技术人员对水资源管理研究情况表 上述研究成果大大推动了国内地理信息系统在水资源管理方面的应用。国内 的流域水资源数字化研究和应用与国外发达国家相比还有相当的差距，流域水资 源数字化管理研究和应用还有待进一步的不断深入嘲。 桂林理工大学硕圭兰位论文 1 3 研究内容与技术路线 1 3 1 主要研究内容 本文的研究内容是针对南流江流域水资源数字化管理研究实际情况，拟从系 统角度研究水资源数字化管理的整体性和动态性：通过采用统一的空间与属性数 据框架，实施水资源数字化技术，实现南流江流域内复杂地理环境的拟合水资源 数据基于空间数据库科学高效的管理方式。 ( 1 ) 搜集整理南流江流域水资源各种格式、各种存储介质的相关数据，借 助软件工具进行数据的数字化和格式转换等整理工作，形成统一的s h p 数字化标 准格式数据中间结构，存入到计算机中，实现南流江流域水资源信息的数字化。 ( 2 ) 采用向对象的空间数据模型，将包含丰富流域水资源信息的数据文件 作为中间介质，建立完成南流江流域水资源g e o d a t a b a s e 信息数据库。 ( 3 ) 在南流江流域水资源数据库建设基础上，根据流域水资源信息管理和 水资源规划研究需要，设计开发南流江流域水资源信息管理系统，实现南流江流 域水资源数据信息化管理。通过该系统用数据说话，更好地支持南流江流域水资 源各项规划和研究工作。 1 3 2 拟解决的关键问题 ( 1 ) 借助格式转化、数字化处理等技术手段，实现南流江流域水资源数据 在a r c g i s 平台下标准化存储，最终完成南流江流域水资源g e o d a t a b a s e 数据库 的建立。 ( 2 ) 在a r c g i se n g i n e 组件支持下，采用脒语言开发南流江流域水资源信 息管理系统，实现流域水资源信息的统一管理。 i 3 3 技术路线 水资源数字化管理是数字化技术在水资源管理领域的应用和延伸。流域水资 源数字化管理的主要途径是，通过地理信息系统( g i s ) 、计算机技术和现代通信 技术等科学技术手段，建立与完善相应的数学模型，构建数字化的流域水资源档 案管理系统，实现流域自然资源和人文、环境等信息数字化、仿真模拟等的集成 应用，为流域水资源保护和开发提供决策支持和服务。流域水资源数字化管理的 核心是g i s 地理信息技术在水资源管理中的应用。 5 桂林理工大学硕士学位论文 一般可将数字化技术在流域水资源管理的应用划分为水资源信息数字化处 理和数字化流域信息管理系统。 本文采用的技术路线是确定以a _ r c g i ss h p 数据文件格式为标准，采用 a r c g i s d e s k t o p 及业界最新空间数据格式转换成果m y f m e 软件，对南流江流域数 据和资料进行数字化、格式转换等标准化处理；以a r c g i s 软件作为研究工作平 台，实现水资源数据化归档与管理；使用a c c e s s 关系数据库，建立南流江流域 水资源信息g e o d a t a b a s e 空间数据库；设计并编程研制南流江流域水资源信息管 理系统。本文南流江流域水资源数字化管理研究技术路线流程如图i - i 。 图i - i 南流江流域水资源数字化管理研究技术路线流程图 1 3 4 主要创新点 ( 1 ) 先进性 在水资源数据管理系统的开发设计中，将实现多种主流实用先进技术的高度 集成。根据南流江流域水资源系统的特点，本文借鉴国内外经验，采用业界的成 6 桂林理工大学硕上学位论文 熟的a r c g i s 平台技术、数据库技术、n e t 编程技术、面向对象的分析与设计、 面向接口的框架程序技术等多种前沿技术，通过科学设计规划，实施多种数据接 口及程序接口，使得这些技术达到良好的集成，实现技术先进的南流江流域水资 源信息管理系统。 ( 2 ) 实用性 本文通过水资源数字化技术在南流江流域水资源管理的应用，实现南流江流 域水资源信息的数字化和标准化入库：并在此基础上，利用a r c g i se n g i n e 技术 结合c # 这一面向对象编程语言，基于a c c e s s 关系数据库，开发水资源数据库的 管理访问界面，实现水资源数据的管理应用功能，为南流江流域水资源管理提供 很好的参考与支持。 ( 3 ) 可扩展性 系统研发将涉及到本文采用的g e o d a t a b a s e 数据模型，结合南流江流域水资 源管理研究实际，建立较为通用的流域水资源信息管理系统啪1 ；水资源信息管理 系统存储和维护数据，是提供数据管理和附加服务的基石。 在南流江流域水资源数字化管理信息平台设计开发之初，革新传统信息管理 软件单一的管理，强化对水资源信息的利用与挖掘的研究功能，采用面向接口的 软件设计与开发模型，程序接口实现多种实用技术的高度集成，为后续水资源研 究提供数据接口，支持各种模型和研究方法的挂接。可扩展性是南流江流域水资 源数字化的研究的显著特点。 1 4 本章小结 水资源作为支持和保障经济社会健康发展的重要资源，对其进行科学的开发 利用已经成为重要的研究课题。本文就南流江流域水资源问题和管理现状，设立 水资源数字化管理研究课题，并广泛调研了国内外水资源数字化管理研究前沿。 在借鉴国内外研究经验的基础上，本文提出集成应用g i s 技术、数据库技 术、n e t 编程技术等多种前沿的先进技术，制定开展南流江流域水资源数字化 管理课题研究技术路线，努力实现南流江流域水资源数字化管理研究成果的先进 性、实用性和可扩展性，为后续各项研究开展作好准备。 7 桂林理工大学硕士学位论文 第2 章南流江流域概况与数字流域 2 1 南流江流域概况 2 i i 南流江流域简介 南流江在古代被称为合浦水，发源地位于广西北流市北流县新圩乡大容山 最高峰莲花顶( 海拔1 2 7 5 m ) 南麓的草甸溪涧间：主河道全长达2 7 8 k m ，总落 差约1 1 5 0 m ，沿途有1 1 条大于l o o k m 的支流汇入；流经玉林、博白等县 市，在张黄江口以下流经合浦的石康、石湾、沙岗等乡镇啪1 ：最后，在合浦 县党江镇附近分流成3 支呈网状注入北部湾，全流域面积为9 7 0 0 k m 2 ，其多年 的年平均流量为2 3 3m 3 s ，流入大海的多年平均径流量为7 4 9 6 亿m 3 ，是 广西壮族自治区最大的一条独流注入大海的河流( 图2 - 1 ) 。 图2 - 1 南流江流域水系图 南流江源头为高山峡谷，流至玉林市茂林镇，仅2 4k m 河长落差却达到1 0 6 0 8 桂林理工大学硕上堂位论文 m 坡降极大值则高达4 4 2 ；从茂林至河口2 4 5k m 河长落差却仅有9 0m ，本 河段内从茂林到横江水文站河段地形为玉林盆地，坡降值为0 4 0 ；自横江以下 至博白县大岭河段地形为丘陵谷地，坡降值为0 3 5 ：大岭以下至马门滩河段 地形为低山谷地，坡降值为0 8 3 ；再往下为沙河盆地，坡降值为0 4 ：下 游从浦北境到合浦县石康镇为低丘陵地区，坡降值在0 3 0 左右：最后直到合 浦冲积平原心卜矧。南流江干支流河道特征见表2 - 1 。 表2 - 1 南流江干支流河道特征表 南流江源头地处于地形地势高差较大的高山峡谷区域，岸坡高陡。南流江流 域北部为主峰海拔1 2 7 5 6 m 的大容山山脉，西部为主峰海拔1 1 1 8 m 六万山脉，形 成南流江流域西北部的天然屏嶂，南流江流域整体地势由北向西南方向倾斜。南 流江流域中部和南部是玉林、博白盆地开阔地带，盆地两侧丘陵山区海拔在4 0 - - l o o m 之间，东南部为海拔在5 0 - - 2 0 0 m 之间山区台地。 一般将南流江从源头到玉林市福绵区河段分为上游河段，将流经博白县、浦 北县的河段视分为中游河段，将由浦北县境内到河口之间的河段分为下游河段。 南流江岸坡主要为一、二级阶地，较少为三、四级阶地。由于两岸坡防地土层的 岩性多数为粉质粘土、含砂粘土、砂层以及砂卵砾石层所以在部分河段有不同程 度岸坡失稳现象。 南流江流域涉及北流、兴业、陆川、博白、浦北等县市区( 图2 - 2 ) ，其中 9 桂林理工大学硕圭堂垡迨塞 有6 5 个乡镇直接地处南流江流域范围之内m 1 ，总人口达3 0 9 0 7 万人，耕地面积 为1 3 4 0 万h m 2 。 南流江流域土地肥沃、资源丰富，粮食作物主要以种植水稻为主，其次为玉 米、红薯、大豆和小麦种植等；经济作物主要种植甘蔗、花生、烤烟、芝麻、黄 红麻等经济作物及龙眼、香蕉、菠萝、荔枝、甘蔗等亚热带水果等。该区域工业 以制糖、纺织、罐头生产、粮油加工农副产品加工等轻工业为主，机器制造、自 行车制造、造纸化工、水泥建材等重工业发展也比较迅猛瞌引。 图2 - 2 南流江流域流经区域图 2 0 世纪6 0 年代以前，南流江曾经是本区域南北交往的重要交通运输航道， 船只可以从合浦的党江直接通到玉林船埠，每年经过南流江的货运量可以到达十 几万吨。随着南流江河道淤积变浅，及陆续在河道上修建一些拦河建筑物，造成 南流江河道不畅，以至于航运难以维持。目前，博白以上河段已经基本断航，只 有沙河以下的河段时有小船通行；博白县城上下河段还有少量的船舶在局部区间 作短途运输，整个南流江河道运力大减哺。 南流江流域交通比较发达，有黎湛铁路经过玉林、陆川及有玉林至北海的省 级公路和3 2 4 国道贯穿而过。近几年来，流域内的交通基础建设得到不断发展和 1 0 桂林理工大学硕上学位论文 改善。目前，玉林至北海已修建二级公路，黎湛铁路二线正在筹建当中，玉林至 梧州铁路已经列入建设计划。玉林市全市各区县都建成高等级的公路网，形成以 玉林市为中心的半小时经济圈b 钔。浦北县浦北至合浦、浦北至贵港等较为完善交 通网络已经初步形成，各乡镇都能通车( 图2 - 3 ) 。合浦作为进出北海口岸的必 经之地，境内海陆空交通俱全，交通十分便利。 2 1 2 水文站点分布 图2 - 3 南流江流域交通图 南流江干流上建设有横江水文站、博白水文站和常乐水文站三个国家站点。 横江水文站位于南流江上游玉林市樟木乡石奇村，由广西气象局始于1 9 5 8 年设 立，1 9 7 6 年由原址向上游迁移1 0 0 0 m ，成为现在的横江( 二) 站。博白水文站位 于南流江中上游的博白县新郊村，由广西水利局于1 9 6 3 年设立，1 9 6 7 年向下游 迁移1 0 0 0 m ，成为现在的博白( 二) 站。常乐站位于南流江中下游的合浦县常乐 镇，始设于1 9 5 2 年1 1 月，1 9 5 7 年1 月其基本水尺向下游迁移1 4 0 m ，与流速仪 测流断面重合，成为现在的常乐( 二) 站。 桂林理工大学硕士学位论文 三个站点测验和整编按有关规范规定进行，观测记录资料超过4 0 年。除这 三个国家站点外，在南流江流域还分布大量的水文站、水位站和雨量站等气象水 文观测站点( 图2 - 4 ) ，这些站点积累的人量观测记录是研究南流江流域气象水文 特征的宝贵资料。 图2 - 4 南流江流域主要气象水文站点分布图 2 1 3 气象及水资源特点 南流江流域处于北纬2 l 。5 6 2 2 。5 2 、东经1 0 9 。3 8 - 1 1 0 。2 1 之 间，靠近热带海岸，属于南亚热带季风气候。南流江流域降水多集中在夏季和秋 季，每年4 月份到9 月份为南流江的丰水期：南流江的枯水期时间段为每年1 0 1 2 桂林理工人学硕上学位论文 月份至第二年3 月份结束。南流江流域丰水期受湿热的季风、台风影响，盛行吹 偏南风；枯水期受干冷冬季风及北方冷空气南下影响多吹偏北风，干旱天气多。 历年平均风速约2 4m s ，最大风力在五级左右，常风为1 2 级，年平均气压 为1 0 0 3 2m b 。南流江流域独特的地理位置和自然环境造就了其独特的气象及水 资源特点。 ( 1 ) 蒸发量大，丰枯期降水变化明显 南流江流域日照充足，气候温和，无霜期长，全年无霜期可达3 4 7 天，多 年平均气温在2 1 5 2 3 1 之间。受气温和气候影响，南流江流域蒸发量比 较大，南流江有蒸发量记录的水文站点主要有：小江水文站保存有1 9 6 3 年以来 有蒸发监测资料，站点地理坐标为东经1 0 9 。3 5 、北纬2 1 。5 9 ；常乐水文站 保存有1 9 5 3 年以来的蒸发监测资料，站点地理坐标为东经1 0 9 。2 5 、北纬2 1 。 5 0 ；各站多年月平均蒸发量见表2 - 2 。 表2 - 2 南流江流域水文站点多年月平均蒸发量检测统计表单位：咖 南流江流域降水量较为充沛，水量非常丰富，年平均降雨量在1 4 0 0 - - 1 9 0 0 舢 之间( 表2 - 3 ) ，比广西区1 5 3 3 咖的平均降水量略高。 表2 - 3 南流江流域各雨量站降水量统计表单位：衄 南流江径流主要由降雨形成，南流江受南亚热带季风气候影响，丰水期和枯 水期径流量变化非常大。南流江流域降水量年内分配不均匀以及年际变化比较大 ( 表2 - 3 ) ，致使南流江径流量的年内分配和年际变化差异较大；南流江的丰水 期径流量能达到全年径流量的8 0 左右，在径流量最集中的6 - 9 月份，南流江 桂林理工大学硕士学位论文 径流量能够达到全年径流量的6 0 以上。枯水期南流江径流量变小，枯水期径流 量仅可以占到伞年径流量的1 5 左右，部分河堤段曾出现断流( 表2 4 ) 。 表2 - 4 南流江流域主要水文站多年平均径流量年内分配统计表单位：亿i i i i l 站点 1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月1 0 月1 1 月1 2 月全年 小江( 中游) q 2 7 5 3q 忽1 6q 2 1 6 70 4 5 3 8q t i l l l 1 0 1 51 2 2 6 1 3 6 3q 8 0 4 5q 4 5 1 9n 3 7 7 5q 2 8 2 57 3 1 6 常乐( 下游) 1 6 7 01 4 8 7 1 8 9 3 4 6 1 36 2 3 0 7 5 6 28 8 0 21 0 5 3 5 5 3 4 4 0 9 3 2 2 4 2 1 6 0 9 5 6 2 6 南流江径流量年际丰枯期径流量差别很大，水量分布不均匀。南流江多年平 均径流量为7 7 6 万m 3 k m 2 ( 常乐站) ，比广西区7 9 2 万m 3 k f f 的平均值略低，地 表径流总量7 5 3 亿m 3 ，人均2 4 3 6m 3 ( 表2 - 5 ) ：地下径流量约占地表径流总量的 1 5 ，且主要集中在下游区。 表2 - 5 南流江流域与广西全区地表径流量对照表 含入海诸小河 ( 2 ) 气候多变，洪涝灾害频发 南流江流域经常受台风和海洋湿热气团流入的影响，导致暴雨集中、洪水暴 涨，时常发生洪涝灾害啪】。每年4 , - - , 9 月南流江流域受到台风( 包括热带低压) 、 锋面、高空切变的影响，会造成大面积降雨，产生较大洪水；特别是在雷州半岛 附近登陆的台风，是造成其内特大降雨的主要原因之一。根据记载，1 9 1 8 年， 南流江流域曾经连续七天七夜持续降雨，江水泛滥成灾，两岸群众深受其害，民 不聊生。建国以来，南流江先后发生了1 5 次比较大的洪水灾害。1 9 7 1 年6 月1 日开始，受六号台风的影响，南流江流域出现大规模降雨，南流江上游出现百年 一遇的特大洪水。南流江流域内横江、博白水文站出现建站以来特大洪水；横江 站监测最大流量达2 2 0 0 m 3 s ，博白水文站最大流量达3 0 0 0m 3 s ，玉林站监测最 大日降雨量为3 6 4 2 m m ，最大三天降雨量达4 2 8 m ；全流域受灾耕地达4 1 3 万 时，浸崩房屋有6 0 7 9 5 间，有4 0 个乡镇的5 2 8 个村庄3 2 万人受灾。 ( 3 ) 水土保持有待加强 多年来，对自然生态保护和水土流失治理重视程度不足，南流江流域上游山 1 4 桂林理工大学硕上学位论文 林植被屡遭破坏，疏残林地不断扩大，以致光山秃岭持续增多，森林资源的锐减， 致使南流江流域内水土流失现象十分严重；据不完全统计，水土流失面积达1 6 2 万多k m 2 。导致南流江流域经常发生山洪、河水漫堤以及河床崩塌等灾害事件， 洪水冲击而下带来的大量泥沙继而淤塞河床。伴随着泥沙不断的向下游输移，有 大量泥沙沉积下来，在南流江博白、沙河盆地等河段造成江心滩较多，河道蜿蜒 弯曲，又再次影响泄洪，恶性循环，进一步加重南流江两岸发生洪涝灾害的风险。 目前，南流江流域常乐水文站保存纪录有泥沙观测资料。根据实测资料进行 分析，常乐水文站观测的多年平均含沙量为0 1 8 0k g m 3 ( 1 9 5 7 - 2 0 0 7 ) 。其中， 历年最大断面的平均含沙量的出现年份为1 9 8 2 年，达到2 5 9k g m 3 ：常乐水文 站观测的多年平均输沙量为9 7 7 万吨，多年平均输沙模数为1 4 8 5t k m 2 ( 1 9 5 7 2 0 0 7 ) 。根据不同时期的泥沙资料分析，发现南流江泥沙变化总趋势，呈 现为沙量逐年减少的趋势( 表2 - 6 ) 。 表2 - 6 南流江常乐水文站各时期泥沙特征统计表 根据对南流江干流的横江、博白、常乐三个水文站得实测资料分析和河道变 迁、冲淤情况调查发现南流江河道推移质较多；其中，横江水文站断面年际间主 河槽有冲淤的情况，上世纪7 0 和8 0 年代以前，河槽曾有淤高趋势。近年来，由 于建筑采砂较多，及水土保持投入不断加大的影响，河槽高度有逐年下降趋势。 ( 4 ) 水资源调节利用条件较好 地方政府历来十分重视南流江流域的水资源开发利用。至2 0 0 1 年底，在南流 江流域内已建有小江、洪潮江、旺盛江和石康四座大中型水库，有效库容达1 9 5 6 亿m 3 (