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自20世纪80年代以来,黄河水沙变化明显,探明黄河流域水沙变化趋势和机理并对未来黄河流域径流和径流侵蚀功率进行预测,有助于为黄河高质量发展提供理论基础。本研究选取黄河流域侵蚀最为严重的头道拐—潼关区间作为研究对象,首先阐明区间水沙变化趋势和特点并定量分析气候变化和人类活动对黄河流域头潼区间水沙变化的贡献率,其次构建了黄河流域头潼区间SWAT模型并识别、验证了模型敏感性参数以及模型的适用性,进而依据模型输出结果得到黄河流域头潼区间及其三个典型流域的水文过程并归纳了径流侵蚀功率的空间分布规律,最后以选定的未来降水产品和黄河流域头潼区间未来土地利用预测结果,依据SWAT模型输出结果预测了黄河流域头潼区间的未来径流变化过程和径流侵蚀功率空间分布,取得的主要研究成果如下:（1）阐明了黄河流域头潼区间降水和水沙的变化特征,并定量分析了气候变化和人类活动对黄河流域头潼区间水沙变化的贡献率。黄河流域头潼区间的降水量、径流量和输沙量主要集中在6～10月的汛期,且水沙不协调。除黄河流域头潼区间年降水量序列呈现增加趋势外,年径流量和年输沙量序列均呈现下降趋势。气候变化和人类活动对黄河干流潼关站年径流量影响的贡献率分别为1 1%和89%,对黄河干流潼关站年输沙量影响的贡献率分别为4%和96%。因此,人类活动是黄河流域头潼区间水沙变化的主要影响因素。（2）建立了黄河流域头潼区间SWAT模型,并评估了该模型在黄河流域头潼区间径流模拟中的适用性。以收集到的黄河流域头潼区间DEM、土地利用数据、土壤类型数据和气象数据为基础,建立黄河流域头潼区间SWAT模型,并应用SWAT-CUP软件识别敏感参数进行模型的率定与验证。采用决定系数R2和纳什效率系数NS对SWAT模型输出的黄河干流龙门站和潼关站以及渭河干流华县站的月径流过程模拟结果进行评价,评价结果表明:SWAT模型在黄河流域头潼区间的月径流模拟具有适用性,且模拟结果具有较高精度。（3）揭示了黄河流域头潼区间径流侵蚀功率的空间分布规律。基于黄河流域头潼区间的三个典型流域即渭河流域、无定河流域和汾河流域,选取与流域输沙模数具有显著相关关系的径流侵蚀功率,得到了基于SWAT模型的能够反映流域出口断面以上总产沙过程的径流侵蚀功率和反映子流域内坡面产沙过程的子流域径流侵蚀功率模拟输出结果,并揭示了它们的空间分布规律:1)流域支流的径流侵蚀功率往往大于干流,且在河流交汇后的径流侵蚀功率模拟值小于河网交汇前两个河流径流侵蚀功率模拟值之和;2)子流域径流侵蚀功率与该子流域的年径流深具有极显著的幂函数关系,子流域径流侵蚀功率与该流域年径流深具有相同的空间分布规律,植被较差流域的径流侵蚀功率较大。（4）预测了黄河流域头潼区间未来径流变化趋势。选取CMIP5模型HadGEm3-RA模式下的RCP8.5情景作为黄河流域头潼区间未来降水数据,并依据CA-Markov模型模拟得到的黄河流域头潼区间2030、2040和2050年土地利用数据作为黄河流域头潼区间未来土地利用数据。基于构建的SWAT模型开展了黄河流域头潼区间未来径流过程预测。选取黄河干流潼关站和渭河干流华县站年径流量作为分析对象,分析结果表明在未来情境下两站的年径流量序列均呈增加趋势,而且年径流量预测值均大于历史实测年径流量。分时期分析结果表明,2020～2030年期间潼关站和华县站的年径流量序列均处于迅速下降趋势;2031～2040年期间的潼关站和华县站的年径流量序列也处于下降趋势,但多年平均下降幅度放缓;2041～2050年期间潼关站和华县站的年径流量序列均呈明显上升趋势。流域径流侵蚀功率预测结果表明,2020～2050年期间黄河流域头潼区间三个典型流域的多年平均径流侵蚀功率预测结果总体呈现下降趋势,但个别流域出现上升趋势;为了减少水土流失,未来黄河流域头潼区间水土保持工作应聚焦区域北部的大黑河流域以及无定河流域北部和汾河流域中部。