近年来黄河水沙显著减少,目前已不足历史均值的20%,引起了国内外学者的普遍关注,一般认为黄河水沙减少是气候变化及人类活动共同作用的结果,特别是黄土高原地区大规模的水土保持措施建设剧烈地改变了下垫面条件,导致区域水文循环发生了变化。本研究选取黄河一级支流无定河流域为研究区域,分析了无定河流域的水沙特点,并定量区分了气候变化和人类活动对流域水沙减少的贡献率;引入径流侵蚀功率的概念,将其推广至年尺度,并分析了其优越性;在对无定河流域SWAT模型的适用性进行评价的基础上,应用SWAT模型模拟分析了无定河流域的水沙过程及径流侵蚀功率的空间分布特征,并计算了径流侵蚀功率的空间阈值;进而应用SWAT模型设置不同情景,定量分析了不同情境下淤地坝建设及坡耕地退耕还林还草等人类活动对无定河流域水沙及径流侵蚀功率的影响。本文的主要研究成果如下:(1)分析了 1963～2005年无定河流域的降水、径流及泥沙序列的年内及年际变化特征。无定河流域降水、径流及输沙的年内分配不均,主要集中在汛期(6～9月);无定河流域的降水与径流序列的年际变化较为平缓,而泥沙序列的年际变化剧烈。趋势检验及突变检验结果表明:1963～2005年无定河流域降水序列无显著趋势变化且无突变点;径流序列(除青阳岔站)及泥沙序列(除绥德站)外均呈现显著下降趋势,且各站均有显著突变点。气候变化对无定河流域径流及输沙减少的贡献率分别为25%、11%,而人类活动的贡献率分别为75%、89%,因此人类活动是无定河流域水沙减少的主要原因。(2)利用无定河流域空间数据、气象数据及水文数据,验证了 SWAT模型在无定河流域的适用性,结果表明:在率定期与验证期,SWAT模型的百分比偏差、纳什系数和决定系数均满足精度要求。因此,SWAT模型适用于无定河流域,能较好地模拟流域真实的水文情势。(3)相比于传统的水沙关系方程,径流侵蚀功率与流域输沙之间的相关性更高,说明径流侵蚀功率可以更全面地反映枯水、中水及丰水时的输沙情况,证明了径流侵蚀功率作为一个综合因子在描述流域侵蚀产沙能力方面相较于其他侵蚀指标的优越性。无定河流域的径流、输沙及径流侵蚀功率均呈现“下游大,上游小;东部大,西部小;南部大,北部小”的空间分布特征。以子流域出口断面控制面积为空间尺度因子,无定河流域南部的河源梁涧区和黄土丘陵沟壑区的径流侵蚀功率与空间尺度因子之间呈幂函数关系,空间尺度效应的阈值为306km2;流域北部的风沙区径流侵蚀功率普遍较小且不受控制面积等因素的影响。(4)坡耕地退耕还林(草)措施及淤地坝建设使无定河流域水沙显著减少。坡耕地退耕还林(草)措施在全流域范围内产生了作用,使原来侵蚀严重地区(流域东南部的黄土丘陵沟壑区,包括大理河、淮宁河及无定河下游干流地区)的径流输沙大幅度减小,且减沙效果大于减水效果;淤地坝建设仅会导致淤地坝坝址下游区的水沙产生相同幅度的减小。