近日,实验室2026 级博士研究生刘彩凤在其导师、海洋地质与环境教研室姜伟教授(通讯作者)指导下,以第一作者在国际水文学领域期刊JournalofHydrology:RegionalStudies上发表了题为Impactsoftropicalcyclonesonepisodictransportofwaterandsuspendedsedimentinmountainouscatchments:AcasestudyfromHainanIsland的研究论文。该研究基于海南岛南渡江、昌化江和万泉河1960-2023年共64年的日尺度水文资料,系统量化了热带气旋(TC)对河流径流量和悬移质输沙量(SSD)的贡献,并揭示了TC作用下水沙输运的非线性响应及其流域差异。
TC是沿海山区河流物质输送的主要驱动因素,但其对年尺度径流量和SSD的定量贡献及对水沙关系的调节仍缺乏系统认识。已有研究多关注单次台风或较短时间序列,通常侧重计算TC对总通量的贡献,较少从长期、多事件和跨流域角度解释TC如何改变水沙耦合,以及水库和地形条件如何调节这一信号。为此,本研究选取三大流域5个代表性水文站,重点分析7至10月台风季水沙过程,并从1960-2023年直接影响海南岛河流系统的136个TC中进一步筛选出92个对流域水沙过程产生显著影响的TC事件,综合采用事件分离、泥沙等级曲线、贡献率计算和小波分析等方法开展研究。
研究结果表明,TC对全年径流量的平均贡献率为(4±4)%至(8±6)%,而对全年SSD的平均贡献率达到(11±10)%至(30±27)%,极端年份甚至可贡献全年SSD的91%至95%,表明TC对泥沙输运的影响明显强于对径流量的影响。尽管单次TC通常仅持续2至3天,却能够在短时间内显著放大河流的水沙通量。进一步分析发现,TC日与正常日的径流量和SSD均呈幂函数关系,但二者并非简单同步变化,峰值流量并不一定产生与之成比例的峰值泥沙负荷,体现出明显的非线性水沙响应特征。不同流域对TC的响应也存在显著差异:南渡江凭借较大的流域面积和较高的降水量,表现出最强的水文响应;昌化江则因坡度较陡、土壤侵蚀较强及季节性泥沙供给充足,具有最高的泥沙输运效率;与此同时,松涛水库等大型水库的拦沙作用可削弱下游TC泥沙信号。研究进一步表明,TC驱动的水沙输运并非受单一因素控制,而是由TC强度、路径和持续时间,以及流域面积、坡度、泥沙供给和水库调节等多重因素共同作用的结果。相关成果为认识极端事件驱动的河流—海岸物质输运过程,以及热带岛屿地区洪水风险防控、水库泥沙管理和水土保持提供了科学依据。
本研究得到了国家重点研发计划(2023YFF0804801)和广西科技计划(AD25069075)等项目的资助。
论文具体信息如下:
LiuCaifeng,JiangWei,DengShanshan,YongYangyang,GuTingwu,ShiYuchen,DuSiqi,YangTing,YuKefu.2026.Impactsoftropicalcyclonesonepisodictransportofwaterandsuspendedsedimentinmountainouscatchments:AcasestudyfromHainanIsland.JournalofHydrology:RegionalStudies.67,103906.https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2026.103906

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文字作者:刘彩凤,姜伟
图片来源:期刊论文
编辑:周剑、李艳丹
一审一校:周剑
二审二校:王瑞、刘旗扬
三审三校:余克服