近几十年来,受气候变化和人类活动的共同影响,无定河流域水沙情势发生了明显的改变,径流量与输沙量均呈现剧烈减少的变化特征,其时间序列也表现为显著的非线性和复杂性。鉴于径流和输沙过程均发生复合型的水文变异,各种变异类型互相交织叠加,致使通过单一方法难以认识其变异规律。因此,本文从水沙变化规律、径流及输沙量变异类型识别以及水沙变异驱动因素分析这3个方面出发,对无定河流域10个水文站的径流量、输沙量序列及其水沙关系的变异特性进行研究分析,以期能够识别无定河流域水沙变异的规律与驱动原因。研究内容及相关成果如下:(1)水沙规律识别通过分析无定河流域10个水文站的水沙年际变化可知,自20世纪70年代以来,无定河流域水沙情势发生了明显变化,流域内各个水文站的径流量和输沙量都出现显著减少的现象,且年际变化较大。同时,通过径流量单累积曲线以及径流量-输沙量双累积曲线探讨无定河流域的水沙关系变化,可知各个代表站的水沙关系依旧处于稳定的状态,没有表现出系统性的明显偏离;但在径流-输沙量的时域变化层面上则出现了突变的情况,变异时间多集中于1970-1978年之间,变异点前后的水沙关系大致保持稳定状态(除韩家峁水文站外)。(2)径流及输沙量变异类型检验将10个代表站的径流、输沙量序列作为检测的对象,整合经验模态分解方法、STARS法和迭代累积平方和(ICSS)法构建了一套多方法耦合的水文变异类型检验系统。系统对各站年径流量及输沙量序列进行趋势变异、均值变异、方差变异的诊断识别。结果表明:无定河流域10个站点的径流量以及输沙量序列的变异类型各不相同,多种不同的变异类型相互交织,如:趋势和均值双重变异,均值跳跃和方差双重变异、趋势和方差双重变异以及趋势、均值和方差三重变异等。此外,在径流序列中也检测出单一类型的变异特征。遂可知,在气候变化、下垫面变化以及人类活动的共同作用下,无定河流域河道径流及输沙量的天然演进受到影响,变得愈加复杂,逐步向多种变异类型相互重叠交织的复杂方向变化。(3)水沙变异驱动因素解析针对无定河流域径流量及输沙量序列普遍存在复合变异的情况,提出基于径流量和输沙量数据的驱动解析方法,即通过各站径流及输沙量序列的三个构造的分解合成序列,即Residual序列、IMFs序列及平稳化IMFs序列,计算其与降水、蒸发、淤地坝拦截水量、水库蓄水量、农灌用水量的相关关系,并结合流域实际情况来判断引起对应序列发生变异的具体物理原因。结果表明:年输沙量序列的趋势变异由淤地坝建设及NDVI变化共同驱动;均值跳跃变异主要由降水及淤地坝建设的变化共同驱动;方差变异则主要由降水与NDVI变化引起。年径流量序列的趋势变异由蒸发、淤地坝建设、水库建设及农灌用水量的变化共同驱动;均值跳跃变异主要由降水、水库建设及农灌用水量的变化共同驱动;方差变异则主要由降水变化引起。