黄河是世界上含沙量最高的河流，一直以来其“水少沙多，水沙异源，水沙关系不协调”的问题备受关注。近几十年来，受气候变化和人类活动的影响，黄河流域的年水沙量呈锐减趋势。研究变化环境下的产水产沙量及其水沙关系对黄河流域水资源适应性管理和洪涝灾害防治具有重要理论与现实意义。但是，目前对于影响黄河中游产水产沙的关键气候驱动因子和人类活动的影响权重都还不够清晰。本论文利用数理统计、水文模拟等方法，探讨了气候因子及人类活动对黄河中游水沙量的影响机制及流域的水沙关系，并以典型黄土区（岔巴沟流域及大理河流域）为例，进行了未来气候及不同水保工程情景下产水产沙量的评估，并对水保工程减水减沙的效益进行了模拟分析。主要的研究结论如下:　　(1)近几十年黄河中游来水量呈锐减趋势，尤其是2000年以后，相较于50～60年代径流量减少了63％。同时，中游区域径流锐减存在显著空间差异性:无定河上游以及汾河中下游地区是减少最明显的两个中心，而泾河中游地区以及伊洛河流域的径流变化较小。此外，黄河中游径流量发生突变的时间点也呈现一定差异性:河龙区间径流量突变均发生在上世纪70年代初;龙潼区间径流突变时间在80年代初。　　(2)黄河中游水沙关系普遍遵循典型幂指数函数关系，其中黄土区与其他区域的水沙关系存在一定差别:在黄土区，当流量(Q)超过某一临界值(Qt)以后，输沙率(SSL)与流量(Q)之间关系则逐渐由幂指数函数关系转为线性函数关系，但是在其他区域（砒砂岩区，风沙区，山石区）这一现象并不十分明显。在幂指数函数SSL=aQb中，参数a反映单位流量的输沙量，该值在砒砂岩区及风沙区最大，其次为黄土区，山石区最小;参数b值反映了流域泥沙易侵蚀敏感性，典型黄土区最大，其次是砒砂岩区和风沙区，山石区最小。在线性函数SSL=c (Q-Qt)+d中，参数c值与站点流域坡度具有显著正相关关系，参数d为流量达到临界值时的输沙率，与集水区面积成正相关。　　(3)以50～70年代为基准期，自上世纪80年代以来人类活动对中游减水贡献率分别为68.9％，其中在河龙区间和龙潼区间的减水贡献率分别为75.7％和59％，均远大于气候变化的贡献率，主要原因是黄河中游区间水保措施的修建实施以及引水灌溉的增加，导致减水量较大。　　(4)黄河中游径流量与东亚夏季风、太平洋年代际振荡以及厄尔尼诺指数和副热带高压指数分别在低频、中频和高频尺度上存在一定相关性。其中，黄河中游各区间径流量与东亚夏季风呈显著相关;而与太平洋年代际振荡(PDO)仅在汾河上游地区存在显著相关;与厄尔尼诺指数和副热带高压指数相关性较差。此外，黄土高原径流深对东亚夏季风的强弱变化具有显著的敏感性。在强季风年情景下，径流深相较于平常年可增加26％;而在弱季风年，相较于平常年可减少18.8％。　　(5)利用NAR神经网络模型和InHM分布式水文模型模拟分析流域在未来降雨情景下的产水产沙:基于东亚夏季风周期性变化，利用NAR神经网络模型预测未来2040-2044年东亚夏季风的变化情况，进一步构建流域的降水情景。首先以典型黄土区岔巴沟流域率定并验证模型的准确性，率定及验证结果表明，该模型能够较为准确的模拟岔巴沟淤地坝情景下的水沙变化情况。在验证基础上，进一步模拟了在2040～2044年降雨情景和2001年淤地坝情景下的岔巴沟流域支沟产水产沙变化情况，发现受淤地坝等人类活动影响，并未出现上世纪60年代的大水大沙现象。在InHM模拟产沙(Qs)和RUSLE (Qe)模拟产沙基础上，提出加入了淤地坝控制因子的修正通用土壤流失方程(RUSLE)，新经验关系式(RUSLE_d)为:Qs=Qe×(1.4811-73.614×Ap)。验证结果表明，该公式具有一定可信度，并能够将RUSLE计算结果的相对误差由288.8％降低到32.1％。公式在大理河流域的应用结果表明:无淤地坝情境下，2040～2044年的产沙量约为5344.63万t;在2040～2044年降雨及2006-2013年淤地坝情境下，年均产沙量约为1370.56-1810.52万t，相较于无淤地坝情境下减少了66.12％-74.3％;相较于2006～2013历史年均产沙量增加了25.8％-66.2％。