近几十年来,受气候变化和人类活动的双重影响,流域的水文特征变化日益加剧,而河道径流、泥沙量是其中变化较为明显的水文因子。退耕还林工程实施以来,黄河的径流泥沙呈现减少趋势,河道水沙特征发生明显改变,位于黄河流域的延河流域水沙变化也呈现同样特征。本文以黄土高原延河流域为研究对象,通过搜集流域内1960年~2010年降水、径流、泥沙实测年数据资料及1980年~2010年植物生长季(5月~10月)NDVI的月均值等数据资料,采用线性趋势法、距平累积曲线法、双累积曲线法等统计分析方法,研究流域内主要水文数据的趋势性、阶段性、旱涝丰枯特征及耦合关系,并分析降水量、植被覆盖度与径流量、输沙量之间的偏相关性。并运用无截距双累积曲线定量分割流域内降水变化和水土保持活动对水沙变化的影响程度。在此基础上选择试验因子,通过观测野外径流小区,利用汛期天然降水,探究不同坡面植被措施的减水减沙规律。研究得到如下主要结论:延河流域的径流量和泥沙量近51年来均呈现震荡性下降趋势,震荡性变化具有相似性,线性倾向率分别为-0.19×108 m3/10a和-0.09×108 t/10a。水沙发生突变的年份为1971年和1996年,据此可分为三个主要阶段,径流年型多为枯水年且历时长度逐渐增大。河道输沙量与径流量呈现水大沙则多,水小则沙少的显著正相关关系。2013年7月~9月延河各主要水文站平均径流量为历年最大值,7月份径流量超过多年平均值的4.1倍以上。同期延河流域坡面植被小区产流产沙特点为:产流次数少,产流率略小,产流量明显减少,产沙量接近于0。1960年~2010年期间年降水量呈微弱下降趋势,线性倾向率为-15.5mm/10a,降水量年际变化差异相对较小,变差系数为0.202。流域内降水量阶段性变化特征不明显,整体保持在随机波动状态下发生,可简单分为1960~1971年、1972~1996年和1997~2010年三个主要阶段。延河流域50年的正常降水年发生概率达78.4%。2013年7月~9月降水量占全年降水量的91%,7月极端降水呈现降水量大、降水历时长、次降水间隔时间短的明显特征。20世纪60年代以来,延河流域开展的一系列水土保持活动成效显著,不同阶段开展的水土保持措施各有侧重。截至2006年底,延河流域内各项水土保持措施实施面积为2 698.42 km2,治理程度53%,其中林草植被实施面积为2 370.05 km2。1980年~2010年期间,流域植被覆盖情况逐年加速改善。1999年之后增加程度更加明显,植被覆盖率的平均线性增长率为0.258/10a。截止到2008年底,延安市累计完成国家计划内退耕还林面积58.8l×103 km2。降水量与径流量、输沙量的双累积线性增加关系的拟合优势度R2大于0.97,拟合程度较高。1960~2010年期间,流域下垫面的变化对降水变化的主导地位产生了一定的削弱作用,流域产流产沙对降水量变化的响应程度逐渐变弱。在降水量变化差异不大的情况下,流域水沙关系发生了根本变化且总体表现为流域产流产沙量减少。1999年以后,流域植被覆盖度线性增加趋势显著,相异于径流深和输沙模数的明显下降趋势。降水量与径流深及输沙模数的偏相关系数分别为0.705和0.414;植被覆盖度与径流深及输沙模数的偏相关系数分别为-0.705和-0.563。以1960年~1971年为基准期构建降水量与径流深和输沙模数的无截距线性双累积方程,得到的线性拟合方程分别为xyr?0723.0和xys?0018.0(ry为年径流深,sy为年输沙模数,x为年降水量)。1997-2010年期间以植被恢复为主导的水土保持措施减流减沙贡献率分别为12.87%和52.29%。不同土地利用下坡面产流之间存在差异,坡面草被覆盖下坡面产水产沙量明显小于裸地小区产流产沙量,7月、8月是流域的坡面产沙敏感时段。坡面植被小区减沙率基本接近于100%,7月、8月植被减流率在85%以上。