祖厉河作为黄河上游的一级支流,是一条典型的多泥沙河流。流域内严重的水土流失问题不仅制约经济的发展还影响着下游人民的生活和生产。研究祖厉河的水沙问题并掌握其水沙变化规律,可以为科学地决策提供一定的参考,为流域的生态保护和建设规划提供依据。本文采用了不均匀系数、集中度、集中期等数理统计指标对祖厉河中下游的郭城驿站水文站和靖远水文站1957年~2014年的径流量和输沙量资料系列的年内分配特征和年际变化特点进行分析;采用R/S分析法、累积距平曲线、Morlet小波分析、Mann-Kendall检验的方法对两个水文站径流和输沙系列做了连续性、趋势性、周期性、突变性分析;分析了月、季、年等多个时间尺度下径流量和输沙量的相关性;利用两个水文站基本水尺断面兼流速仪测流断面数据,包括过水面积、平均水深、平均河底高程等指标,对祖厉河中下游的河流断面主槽形态变化趋势进行探究,主要结论如下:(1)祖厉河中游和下游的的径流量与输沙量的年内分配过程基本一致,径流和输沙集中分布在汛期,年内分布极不均匀。两个水文站均表现出在1995年之前径流量的不均匀系数变化较为稳定,在1995年之后径流不均匀性降低。下游径流量的不均匀性总体上要小于中游,下游径流量和输沙量的极值也小于中游。(2)祖厉河中下游的年径流量和输沙量均呈现逐年递减趋势,未来时间内将持续递减趋势,且下游径流量和输沙量的下降速率略快与中游。径流量和输沙量在60年代和70年代处于相对丰水期和丰沙期,80年代之后处于枯水期和枯沙期,输沙量在2000年之后下降趋势明显。祖厉河中下游的年径流量呈现丰枯交替变化,年际变化频繁。(3)祖厉河中下游的径流量和输沙量在年尺度上的周期主要有30年左右的长周期和5年左右的短周期,春季和秋季的径流量和输沙量具有20年左右的和8年左右的周期,夏季径流量有5年左右的主周期,夏季的输沙量有30年左右的长周期和5年左右的周期。冬季的径流量有30年、20年、15年的周期,输沙量具有10年左右的长周期和5年以下的短周期。(4)祖厉河中下游的径流量在年尺度上突变时间主要发生在2000年前后,春季径流量的突变时间分别为1991年和1974年,春季输沙量主要在1998年~2005年突变,夏季径流量和输沙量的突变时间在2000年~2007年,冬季径流量的突变时间主要在1973年、1982年和2008年,冬季输沙量的突变时间主要在1980 s和2000 s。同一水文站下同一时间尺度下,径流量的突变时间要提前于输沙量的突变时间。同一时间尺度下,下游水文站的径流量和输沙量的突变时间要提前于中游。(5)郭城驿站和靖远站的径流量和输沙量呈显著正相关关系,从月尺度分析,两站水沙相关关系5月~9月相对较强,7月份水沙相关性最强,Pearson简单相关系数分别达到0.995和0.996,而11月~2月份相对较弱。从季节尺度分析,水沙相关性表现为夏季>秋季>春季>冬季,两个水文站水沙相关性在汛期强于非汛期。同一时间尺度下,同一水文站的水沙相关性的随着径流量的增大而增大。同一时间尺度下,下游的水沙相关性总体上看要相对弱于中游。(6)祖厉河中游郭城驿站河道断面主槽形态呈V字型,下游的靖远站河道断面主槽形态呈U字型。祖厉河中游郭城驿站河段在未来时间主槽过水面积将减小,平均水深继续下降,平均河底高程将缓慢上升。祖厉河下游靖远站河段在未来时间过水面积减小,平均水深处于缓慢上升,平均河底高程将继续下降。