黄土高原是水土流失最为严重的地区,自20世纪50年代以来,开展了大量了水土保持措施工作,改变了流域下垫面条件,也因此改变着水沙关系,引起了相关学者的广泛关注,研究的关键在于水土保持措施所导致的下垫面变化对流域水沙过程影响的量化研究。在国家自然科学基金“密集式数据驱动下黄河中游洪水预报关键技术研究（51979250）”的支撑下,选择黄土高原具有代表性的流域岔巴沟流域和称钩河流域作为研究对象,在辨识淤地坝和梯田的基础上,基于流域土地利用、坡度和植被覆盖度对流域产流模式的主导径流过程空间分布进行判别;结合传统水文物理机制与深度学习算法构建水沙模型,根据主导径流过程空间分布率定不同参数,对流域水沙过程进行模拟,验证模型在黄土高原典型流域的适用性;设置不同的下垫面条件情景,量化淤地坝和梯田对流域水沙过程的影响。主要研究结果如下:（1）构建了基于淤地坝和梯田分布的产流产沙模型。提出包含了淤地坝和梯田的下垫面主导径流过程划分依据,划分流域水文响应单元（HRU）,并将其区域分为蓄满产流和超渗产流两种主导产流模式。针对这两种产流模式,选择流域下渗容量分配曲线和流域蓄水容量分配曲线计算各HRU的产流量。考虑到水土保持措施对汇流过程造成的影响,分析流域汇流特征,采用深度学习算法长短期记忆网络（LSTM）进行汇流训练和汇流计算。土壤侵蚀量计算采用基于次降雨的中国土壤侵蚀模型（CSLE）,考虑流域的坡度、坡长、土壤、生物措施、耕作措施和工程措施,计算每场降雨产生的土壤侵蚀量。（2）验证了模型在黄土高原典型区域的适用性。辨析了流域产流模式空间分布情况。在岔巴沟流域,1970-1983年,共收集到了11场水沙过程,土地利用主要以草地和耕地为主,共有淤地坝451座,无梯田建设,主导径流过程为超渗产流的HRU数量在流域中占比85.75%;1991-2006年,共收集到了16场水沙过程,且土地利用中耕地面积有所减少,草地和林地面积增加,同时共有淤地坝124座,建设梯田11.21km2,主导径流过程为超渗产流的HRU数量在流域中占比降低为81.11%。在称沟河流域,2013-2017年,共收集到29场水沙过程,土地利用主要为耕地、灌木和草地,建设了74座淤地坝,76.41km2梯田。根据划分的流域HRU和流域实际洪水过程,对每一类HRU都率定不同的参数,以计算各HRU的产流量,并利用LSTM进行汇流演算,用CSLE模型模拟土壤侵蚀量。模拟结果显示,岔巴沟流域在1970-2006年期间共27场水沙过程的平均径流深相对误差为9.08%,平均洪峰流量相对误差为11.38%,纳什效率系数为0.85,平均土壤侵蚀量相对误差为19.06%;称钩河流域2013-2017年29场洪水的平均径流深相对误差为8.86%,洪峰流量相对误差为9.44%,纳什效率系数为0.84,土壤侵蚀量相对误差为14.45%。从结果看,模型模拟效果较好,能够适用于黄土高原的典型流域。（3）通过设置不同下垫面情景,模拟研究区域水沙情况,并与实际情况进行对比,分析淤地坝和梯田对流域水沙造成的影响。结果表明,岔巴沟流域在1970-1983年中,淤地坝平均能够拦截流域内73.21%的径流量和53.62%的土壤侵蚀量;在1991-2006年中,淤地坝平均能够拦截流域内35.76%的径流量和25.07%的土壤侵蚀量,梯田平均能够减少7.90%的径流量和19.72%的土壤流失量;称钩河流域在2013-2017年中,淤地坝平均能够拦截流域内55.61%的径流量和47%的土壤流失量,梯田平均能够减少10.54%的径流量和33.8%的土壤侵蚀量。