自20世纪80年代以来,黄河水沙逐渐减少,这一变化引起了大量学者的关注,其普遍认为,气候变化和人类活动的共同作用是导致黄河中上游流域水沙减少的主要原因。本研究选取汾河中上游流域作为研究对象,首先阐明研究区水文要素的年际、年内变化特征及其驱动因素,定量分析气候变化和人类活动对研究区水沙变化的贡献,然后通过构建研究区的SWAT模型分析2006～2012年年径流量、年输沙量和年径流侵蚀功率在汾河中上流域的时空分布特征,最后,借用模型模拟模块,设定不同情景,对研究区水沙过程进行趋势模拟。本研究主要结果如下:（1）阐明了研究区水文要素的年际、年内变化特征及其驱动因素,定量分析气候变化和人类活动对研究区水沙变化的贡献。汾河中上游流域年降水量、年径流量和年输沙量主要集中于汛期的6～9月,分别占多年平均值的73%、64%和90%。研究区年径流量和年输沙量突变年份均为1980年。气候变化和人类活动对研究区年径流量的影响总量为4.12亿m3,贡献率分别为29%和71%;对年输沙量的影响总量为1150.8万t,贡献率分别为17%和83%。总体认为,人类活动在汾河中上游流域水沙变化过程中起到了主导作用。（2）构建了汾河中上游流域SWAT模型并评估了模型在研究区的适用性。根据汾河中上游流域的DEM、土地利用数据、土壤类型数据和气象水文数据搭建SWAT模型,将义棠站作为模拟站,应用LH-OAT方法识别了影响汾河中上游流域径流和输沙过程的敏感性参数,采用决定系数R2和纳什效率系数对SWAT模型的水沙过程模拟结果进行了定量评价,评价结果表明:SWAT模型适用于汾河中上游流域水沙过程的模拟,且模拟精度较高。（3）阐明了汾河中上游流域年径流量、年输沙量和径流侵蚀功率在空间上的汇集过程。汾河中上游流域年径流量呈现出“上游小、下游大、支流小、干流大”的特征,年输沙量呈现出“干流小、支流大、河源大、河口小”的特征,径流侵蚀功率呈现出“河源大、河口小、控制面积越大,径流侵蚀功率越小”的特征。径流侵蚀功率具有空间尺度效应,径流侵蚀功率与流域面积具有较好的幂函数关系,径流侵蚀功率达到明显稳定的流域面积阈值为161 km2。（4）模拟了不同情景条件下汾河中上游流域未来30年水沙趋势变化过程。经SWAT模型模拟,汾河中上游流域2021～2050年多年平均径流量约在7.529～8.123亿m3之间,多年平均输沙量约在63.141～69.022万t之间。产水主要来自中游汾河平原地区,输沙模数较大的区域主要是汾河上游和中游平原的支流河源处。经各情景模拟结果对比,林地具有较好的减水减沙效应,尤其是研究区15度以上均为林地时。淤地坝建设对坝控范围内的产水产沙影响较小,对下游子流域的产水产沙影响较大。