黄河中游多沙粗沙区是黄河流域的粗泥沙主要来源和生态建设重点区域,近年来该地区水沙变化显著。为探究该地区水沙变化特征及成因,本研究先对整体进行水沙特征变化分析,之后选取典型流域无定河、皇甫川,对水文序列进行趋势突变检验,划分时期,采用累积斜率法、水文法、弹性系数法、水保法、GAMLSS模型以及分位数归因分析等方法,定量分析气候变化、人类活动的水沙贡献率,并进一步定量分析气候变化中年降水量、年潜在蒸散发和人类活动中各水保措施等因素对流域水沙的具体作用,讨论了不同方法间的差异。主要研究结果如下:(1)黄河中游河龙区间水沙显著减少,呈阶段变化:第一阶段(1952-1979年)多年平均径流量66.5亿m3,多年平均输沙量9.3亿t;第二阶段(1980-1999年)分别为39.3亿m3、4.2亿t;第三阶段(2000-2015年)锐减至20.9亿m3、1.04亿t。区间干支流径流输沙序列除均值变化外,方差也存在显著变化;输沙年际变化、减少幅度较径流的大。(2)无定河年降水呈不显著增加趋势;皇甫川年降水呈不显著减少趋势;年潜在蒸散发方面,无定河、皇甫川则均呈显著减少趋势,对应突变点1980年、1991年;水沙方面,无定河流域1957-2015、皇甫川流域1956-2015均呈现极显著下降趋势,对应径流、输沙突变年份分别为无定河1985年、1979年和皇甫川1996年、1989年。(3)在流域水文序列、时段划分一致的情况下,采用累积斜率法、水文法、弹性系数法和水保法的水沙变化驱动因素结果表明,人类活动在研究期占据主导作用且呈增强趋势;人类活动对输沙减少的贡献率较对径流减少的贡献率大;无定河流域内人类活动对水沙变化的贡献率较皇甫川流域大。区别在于对人类活动的水沙变化贡献率大小不同,水文法和弹性系数法的结果基本一致,处于累积斜率法和水保法之间。(4)基于GAMLSS模型所构建的不同因素与流域径流、输沙之间的函数关系表明,单因素中代表人类活动的各水保措施面积对流域径流、输沙的拟合优于年降水量、年潜在蒸散发对流域径流、输沙的拟合关系。多因素的整体拟合效果优于单一因素,其对极值的较好模拟更具实际意义。整体来看,无论是单一因素还是多因素,无定河流域构建的函数关系优于皇甫川流域。(5)无定河流域多变量贡献率分析结果表明,年径流方面,人类活动对流域径流的贡献率整体持续增长,年降水量贡献率下降至10.9%,具体来看,淤地坝、林草措施贡献较大,至1997-2015年累积贡献率达到80%以上。年输沙方面,人类活动中,梯田贡献率在60%左右浮动,其余因素的贡献率在2002年之后增长加快,气候变化作用式微。皇甫川流域年径流方面,人类活动对径流减少的贡献率持续上升,早期主要靠造林,后期建设完成的淤地坝加强了对流域水沙的拦蓄。年输沙方面,以林地、淤地坝贡献为主。