黄河水沙变化及研究展望

黄河水沙变化及研究展望
姚文艺;焦鹏
【摘要】黄河水沙变化是事关黄河治理开发与管理的基础性战略性问题，水沙变
化研究也是我国水科学领域的重大科学问题。

从黄河水沙变化研究的热点出发，总结了几十年来黄河水沙变化研究的主要成果，包括黄河水沙变化主要特征、水沙变化主要评估方法及原理、水沙变化成因及其影响因素贡献率，以及黄河未来水沙变化趋势预测等，分析了黄河水沙变化研究中存在的不足，在此基础上，考虑黄河流域复杂的水沙环境及水沙变化新情况，提出了利用复杂性科学的理论和方法开展黄河水沙变化研究的思路，以及需要进一步研究的主要问题。

【期刊名称】《中国水土保持》
【年(卷),期】2016(000)009
【总页数】9页(P55-62,63)
【关键词】研究进展;减水减沙效益;水沙变化;黄河
【作者】姚文艺;焦鹏
【作者单位】黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室，河南郑州450003;黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点
实验室，河南郑州450003
【正文语种】中文
【中图分类】S157
黄河是世界上水流含沙量最高的河流，其水沙变化所产生的影响是事关黄河治理开发与管理的基础性战略性问题，开展黄河水沙变化研究是我国水科学领域的重大科学问题之一。

研究黄河水沙变化、把握黄河水沙变化规律，对于进一步完善治黄方略、构建流域水沙调控体系、实施流域水资源配置与管理及重大水利工程布局，意义重大，影响深远。

自20世纪80年代以来，我国通过多类相关科技计划对黄河水沙变化特性、成因、规律及发展趋势开展了系统的大量研究工作，取得了多项成果和基础数据，为不同时期的黄河治理开发实践提供了重要的科学依据。

本文从黄河水沙变化特征、水沙变化分析方法及原理、水沙变化成因及发展趋势预测等几个方面，总结了几十年来有关黄河水沙变化研究的主要成果，在此基础上结合黄河水沙变化新情况，提出黄河水沙变化研究需要进一步探讨的问题。

20世纪70年代黄河水沙发生了明显变化，引起了多方关注[1]。

1986年6月黄河水利委员会(以下简称“黄委”)和中国水利学会泥沙专业委员会组织专家在郑州对20世纪70年代以后黄河水沙变化情况进行了讨论。

1988年水利部设立了黄河水沙变化研究基金，先后于1988、1995年开展了两期研究项目[2-3]，第一期重点分析了黄河上中游主要支流泥沙来源、水沙变化特点及其发生原因和发展趋势；第二期重点分析了1970—1996年黄河上中游水土保持措施减水减沙作用。

20世纪80年代黄委设立了黄河流域水土保持科研基金第一期、第二期和第三期课题[4-8]，定量评价了多沙粗沙区不同区域粗泥沙产沙量及多因素对泥沙输移比的作用、水土保持措施的减水减沙作用与变化趋势。

1998年国家自然科学基金重大项目“黄河流域环境演变与水沙运行规律研究”[9-11]，分析了黄河中游主要支流历史时期环境变迁与水沙变化事实，评价了水土保持减水减沙效益及煤矿开发等大型人类活动对水沙变化的影响，预测了黄河流域环境演变及水沙变化趋势。

“八五”国家重点科技攻关计划项目“黄河治理与水资源开发利用”重点分析了20世纪80年代水沙变化成因，预测了相应的水沙变化趋势[12-13]。

“九五”国
家科技攻关计划项目“黄河中下游水资源开发利用及河道减淤清淤关键技术研究”在分析20世纪90年代黄河水沙变化特点的基础上，研究了黄河水沙变化趋势，
预测了小浪底水库运用初期15年可能出现的水沙条件。

“十一五”国家科技支撑计划重点课题“黄河流域水沙变化情势评价研究”，研究了黄河流域1997—2006年的水沙变化成因[14-15]，预测了未来30～50年的水沙变化趋势。

“十二五”国家科技支撑计划项目“黄河水沙调控技术研究及应用”研究了黄河中游河川径流泥沙减少的驱动机制，系统评价了梯田、林草措施等的减沙作用及其对水沙变化的贡献率[16-17]。

近年开展的国家“973”课题“沙漠宽谷河道水沙关系变化
及驱动机理”重点对黄河头道拐以上尤其是宁蒙河段的水沙关系变化成因进行了分析，揭示了水沙变化的动力机制[18]。

近期由黄委与中国水利水电科学研究院联合开展的“黄河水沙变化研究”对2000—2012年的水沙变化成因及趋势进行了系
统分析评价，综合分析了气候、水利工程、生态建设工程和经济社会发展等驱动因子对2000—2012年水沙变化的贡献率，预测了未来30～50年黄河来水来沙量。

还有，近期国家重点研发计划启动了“黄河流域水沙变化及趋势预测”项目，研究不同区域水沙变化主要影响因素和阶段特征，定量预测黄河流域未来30～50年水沙量，确定不同影响因素对水沙量减少的贡献率。

此外，黄委还通过其他专项开展了黄河水沙变化问题研究，如治黄专项“黄河水沙变化及趋势分析”“黄河水沙变化及其对河道冲淤、洪水演进的影响”“八十年代黄河水沙特性与河道冲淤演变”，黄河上中游管理局“八五”重点课题“黄河中游河口镇至龙门区间水土保持措施减洪减沙效益研究”，黄河防汛科技计划项目“人类活动和气候变化对黄河中游水资源的影响”，黄河流域第二次水资源规划工作中水资源评价部分等。

这些项目虽然主要是针对流域某一区域和水沙条件中的某些问题，但研究较为深入。

几十年来，黄河水沙变化研究取得的大量成果为不同时期治黄实践和管理决策提供了重要的基础支撑。

可以说，自1988年水利部设立黄河水沙变化研究基金以来，已通过各类科技计划对黄河水沙变化开展了持续不断的大量研究工作，由此足见黄河水沙变化研究在黄河治理开发重大实践中的重要地位。

黄河水沙变化是一种具有时间、状态、过程特征的水文现象。

水沙变化内涵包括两方面，一是水沙量变化，二是水沙关系变化，相应的评价指标包括年径流量、汛期径流量、年输沙量、汛期输沙量、水沙关系、水流含沙量和来沙系数等(表1)。

评价黄河水沙序列变化趋势大多采用双累计曲线法[19]、Mann-Kendall法[20-22]、水沙动态图法(如历时曲线法、不均匀参数统计等)[22-23]、滑动平均法和Spearman秩相关分析法[23-24]等。

近期，姚文艺等[25]提出了判断长尺度多周
期水沙序列变化趋势的趋势度检验方法，该方法抗噪性能强，对序列分布无要求，可实现序列趋势显著性判断。

水沙变化跃变时间点的确定通常采用双累计曲线法[23，26-28]、Pettitt检验法[21,23]和Mann-Kendall法[29-30]等。

然而，这些研究方法都有一定的局限性和不确定性，确定的跃变时间点并不完全相同，有的是20世纪70年代末，有的则为20世纪80年代[21-22,31]，见表2。

跃变点之前
的时段一般作为天然期，是分析水沙变化成因的基准期，基准期对分析结果影响很大。

目前，不同研究者在评估黄河水沙变化的成因时，提出或应用了不少具有特色的方法，不过综合来看，不外乎由黄河水沙变化基金项目提出的“水文分析法”和“水土保持分析法”(下文简称“水文法”和“水保法”)。

这两种方法提出后，又陆续不断地进行了改进和完善[37-38]。

(1)“水文法”。

“水文法”就是利用治理前(通常称为基准期)实测的水文泥沙资料，建立降雨产流产沙数学模型，将治理后的降雨因子代入所建模型，计算出相当于治理前的产流产沙量，与基准期的相比，即可评估出降雨变化引起的水沙变化量，再与治理后的实测水沙量比较，其差值即为水土流失综合治理等人类活动减少的水量
和沙量。

利用“水文法”可以区分降雨变化和水土流失综合治理对流域水沙变化及减水减沙的影响程度。

在利用“水文法”评估时，不同研究者所建立的产流产沙模型往往不同，但其原理是相同的。

(2)“水保法”又称“成因分析法”。

“水保法”是通过对不同地区径流试验小区
观测的水土保持措施减水减沙资料进行统计，确定单项措施在单位面积上的减水减沙量(减水减沙指标)，按一定方法进行尺度转换后推广到流域面上，再根据各单项水土保持措施减水减沙指标和单项措施面积，二者相乘即得到分项水土保持措施减水减沙量，逐项相加，并考虑流域产沙在河道运行中的冲淤变化和人类活动新增水土流失等因素，即可得到流域面上水利水土保持综合治理的减水减沙量，进而分析各项措施对水沙变化的贡献率。

在此基础上，有人进一步提出了“以洪算沙法”“降雨附加损失系数法”等[3]。

值得说明的是，“水文法”的精度主要取决于两方面，一是所选基准期的资料系列是否可以反映天然情况下的水文规律，即代表性问题[39]，二是降雨等资料的观测精度，如果基准期资料系列代表性不强、雨量站稀少，就会影响到评估结果的精度；“水保法”的估算精度主要取决于水土保持措施的减水减沙或减蚀指标和水土保持措施面积及质量的确定。

3 黄河水沙变化特征
(1)20世纪60年代以来黄河实测径流泥沙量呈持续减少趋势，且具有明显的阶段
性特征。

20世纪60年代以前，黄河水沙情势主要受自然因素影响，如1919—1959年潼关水文站实测年均径流量426.1亿m3、输沙量15.92亿t。

20世纪
60年代以后，人类活动逐步加强，在自然和人为因素双重作用下，黄河水沙量呈
减少态势，尤以80年代中期之后减少最为显著，如1980—2014年、2000—2014年和2007—2014年潼关年均来沙量分别为5.65亿、2.71亿和1.88亿t。

同时，支流水沙变化也具有明显的阶段性[24,32]，如刘晓燕等人研究得出，2000年以来黄河水沙发生剧变，即使是减幅最小的泾河流域，近十几年来沙量也减少了63%～72%。

径流量、输沙量减少的程度和突变的年份并不完全相同，而是具有空间、时间上的不一致性。

根据水沙变化趋势度分析[25]，近百年内输沙量减少的趋势度明显大于径流量减少的趋势度，中游的径流量、输沙量减少的趋势度明显大于上游的。

近
30年是黄河水沙系列百年尺度中最枯的时段，其变化的突出特点表现为来水来沙
量不断显著减少。

比如，根据龙门水文站实测资料，自1957年以来龙门径流量呈逐年减少趋势，而输沙量在20世纪70、80年代才出现减少，到90年代又出现
反弹；径流量序列在1986年发生突变，而输沙量序列在1970年后就发生突变，且之后又发生了第二次突变[26]。

再以头道拐断面为例，其年径流量序列突变于1986年，而输沙量突变于1982年；水沙关系变化于1968年后，且在1986年
发生第二次突变，至2000年头道拐及其以上河段的水沙关系进一步发生明显变化。

对于黄河中游多沙粗沙区，水沙关系在1997年以后才发生根本性变化[32]。

另外，各时期黄河水沙变化程度是不一样的，1979年以后输沙量减少速率为4.49%，是1951—2010年头道拐—潼关输沙量年均减少速率的近2倍[40]。

通过小波分析
进一步表明，黄河径流量变化周期与输沙量的变化周期虽然具有一定关系，但是也不完全一致[41-42]。

目前的大量分析充分表明，黄河水沙变化是降雨、下垫面和
人类活动等诸多因子作用强弱的组合效应，不同时段、区域的变化机制、成因会有不同，因此尽管黄河径流泥沙具有高度的相关性，但径流泥沙序列的突变点不具有唯一性和一致性。

(2)水沙变化程度在空间上分布不均且径流泥沙减幅不具同步性。

例如，与1919—1960年相比，1987—2012年径流量自上而下沿程减幅递增，兰州、头道拐、龙门、潼关实测年均径流量分别减少11.4%、34.6%、40.2%和42.3%；而输沙量
沿程减少幅度却相差不大，与径流量相应断面的实测年均输沙量分别减少67.7%、68.5%、67.5%和66.0%；含沙量沿程减少幅度逐渐减小，兰州、头道拐、龙门、潼关实测年均含沙量分别减少了63.5%、51.9%、45.8%和41.0%[43]。

泥沙减少主要集中在头道拐至龙门区间，在1987—2012年潼关输沙量年均减少的10.50
亿t中，头道拐至龙门区间占58.9%；径流减少主要集中在头道拐以上区域，在1987年以来潼关减少的180.2亿m3水量中，头道拐以上区域占48.1%。

其他一些包括长江流域在内的水沙变化研究成果也表明，水沙变化的空间不均匀性甚至在很小的空间尺度都可能是非常明显的[44-47]。

(3)水沙量年内分配比例发生显著变化。

黄河径流量年内分配比例变化主要表现在
两方面，一是有利于输沙的大流量持续时间及相应水量减少，二是汛期径流量占全年径流量的比例减少，年内各月径流量分配趋于均匀。

1919—1959年、1960—1986年潼关汛期水量占全年水量的比例分别为60.8%、57.2%，1987—1999年、2000—2012年下降到46.0%以下，特别是兰州、头道拐和龙门三站2000—2012年汛期水量所占比例更低，只有40%左右。

(4)多数支流降雨天然径流关系发生变化而实测径流泥沙关系变化不明显[43]。

根
据潼关以上主要支流的降雨-径流-泥沙关系分析，多数支流的降水量-天然径流量
关系发生明显变化，但是诸如湟水、北洛河、渭河北道/张家山以下等支流的降水
量-天然径流量关系则没有明显变化，就是说黄河流域降水量-天然径流量关系的变化也不具有同步性。

与20世纪70年代以前相比，黄河各主要产沙区的降雨产沙
关系都发生了很大变化，相同降雨量下的实测输沙量减少，甚至两者已没有明显的相关关系。

但是，不少支流的汛期实测径流泥沙相关关系没有明显变化，只是2000年以来的径流量与输沙量均处于一个相对较低的水平上。

这表明在遇较大流量洪水时仍会出现较大输沙量的可能性。

(5)暴雨产洪能力有所降低。

将降雨量与降雨强度平方之积定义为降雨侵蚀能力，
分析其与暴雨次洪量、次洪沙量的关系可以发现，与20世纪70年代以前相比，
近年来相同降雨侵蚀能力条件下的产流能力、产沙能力均有所降低[14]。

Wang等[41]根据1951—2010年实测资料进一步统计表明，在过去的60年里，黄土高原地区的输沙量每年减小的相对速率为2.38%，而其中的58%都是由暴雨产流能力
降低引起的。

当然，在某些降雨条件下仍会有大流量高含沙洪水产生，这是应当引起注意的[14]。

4 黄河水沙变化成因及影响因素贡献率
黄河水沙变化成因非常复杂，不同时期的主导因子是不同的。

近2 300年以来，
黄河年均入海泥沙量是黄土高原大规模农业开展前的全新世早期和中期的10倍左右，这似乎表明了人类活动对黄河泥沙的巨大影响[48]。

然而，洪业汤等[49-50]
认为黄河携带大量泥沙是一种自然环境地质现象，与太阳黑子活动周期密切相关，各种人类活动都未从根本上改变侵蚀产沙受太阳活动制约的规律。

实际上，有人类活动以来，黄河流域水沙系列的丰枯变化是气候等自然因素和人类活动因素共同作用的结果[25]。

在20世纪60年代以前，人类活动较弱，水沙系列丰枯主要受制
于气候因素，以降雨为主导因子，而之后则受人类活动、气候因素的共同影响，不过每一时段的主导因子是不同的。

最近370年黄河流域存在7个干旱期，其中之
一就是20世纪10年代后期至30年代初期，1922—1932年属于异常干旱期，
是黄河时段最长、最枯的枯水段之一[51-54]。

20世纪30—40年代黄河流域进入湿润期，降雨量丰沛，1933年陕县水文站出现特大水沙年，最大洪峰流量22
000 m3/s，实测年输沙量39.1亿t。

20世纪50—60年代也是降水丰沛期，1933—1959年成为近百年以来的黄河丰水期。

自20世纪60年代黄河上游刘家峡、龙羊峡等大型水库先后建成运用和多项水利水保措施实施，加之70年代黄河流域又进入了显著干旱期，这一时期水沙变化受到人类活动和降雨减少的双重作用。

2000年以来，尽管黄河流域降雨量较前期明显偏丰，但由于退耕还林还草等封禁
治理成效显现，因此径流泥沙较前一时段仍进一步减少，人类活动对减沙起到主导作用。

近期的分析表明，1960—1970年、1970—1980年、1980—1990年影
响黄河径流量减少的主要原因有所不同，1960—1990年梯田和淤地坝等人工治
理措施及年降雨量变化是径流减少的主导因素，1990—2000年植被恢复对径流
减少起到更为重要的作用[41]。

在成因分析中，学者们对影响因素的贡献率开展了大量研究。

综合来看，虽然对不同时期水沙变化影响因素的贡献率评估结果有别，但有三点认识是基本一致的(表3)：一是即使在同一时期，黄河上游、中游水沙变化的主导因素也是有差别的。

例如，根据刘昌明等[57]分析，2000年以前的50年间，黄河上游径流量减少的主
要影响因素是气候变化，其贡献率占75%，人类活动占25%，黄河中游气候因素的贡献率为43%、人类活动的贡献率占到57%，人类活动作用明显大于气候因素。

二是在2000年以前降雨等自然因素对水沙变化的贡献率大于人类活动的贡献率[2-3]，2000年以后则相反[14]。

尤其是近年来，降雨对黄河中游水沙变化的作用明显降低，而人类活动作用增强。

三是在同一时期，一般来说降雨对径流量的影响作用比对输沙量的大，人类活动尤其是水土保持措施对输沙量的作用比对径流量的大[3-4,14]。

大部分研究表明，近期黄河水沙变化的主要驱动力是人类活动，尤其是水库的修建[18,23,58-61]。

但气候变化(主要是降雨)仍然起着重要作用。

就气候变化对流域产沙的影响而言，雨强可能比降雨总量更为重要[62]。

表3 人类活动与降雨因素对水沙变化贡献率部分分析成果作者/项目计算时段降
雨作用(%)减水减沙人类活动作用(%)减水减沙说明1970—1979年
51.936.148.163.9 第一、二期黄河水沙变化研究基金项目[2-3]1980—1989年68.271.931.828.1 与20世纪60年代相比1990—1996年62.457.137.642.9 姚
文艺等[14]1997—2006年23.550.376.549.7 黄河中游地区,与20世纪60年代相比冉大川等[55]20世纪90年代40.425.659.674.4 与20世纪50—60年代相比
许炯心[32]1998—2006年35.065.0 与1970年前相比张胜利等[12]20世纪70
年代31.069.020世纪80年代58.058.242.041.8 多沙粗沙区,与1970年以前相比张胜利等[56]1997—2006年60.0～70.040.030.0～40.060.0 北洛河刘晓燕等[17]2010—2013年11.488.6 与研究区*1919—1960年相比,梯田、林草减沙贡
献率74.9% 黄委等2000—2012年2.020.098.080.0 与1970年前相比张晓萍等[34]径流突变后48.052.0 河龙区间28条支流,径流序列突变点不一致叶青超等[11]20世纪80年代73.426.6 与1969年以前序列比
注：＊研究区域为龙门、北洛河氵状头、汾河河津、渭河咸阳、泾河张家山以上
流域。

人类活动、降雨等自然因素对水沙变化的影响机理是不同的。

有人认为，人类活动对水沙变化的影响主要体现在较短的时间尺度上，而气候变化作用则主要体现在较长的时间尺度上[63]。

但实际上，诸如水土保持措施尤其是生态修复等对产流产沙的影响可能是长期的，不过当遇高强度、长历时暴雨时其作用也会降低[17，64]。

气候、植被对水沙变化的影响具有互馈机制。

气候影响流域水沙过程的机制可分为直接和间接两种，直接影响机制包括降雨变化对产流产沙的激发作用，间接影响机制包括对植被生物量的影响[65]及通过对风化过程[66]和冻融过程的影响使土壤可蚀性变化[67]。

间接影响机制的作用使得气候变化对侵蚀产沙过程影响复杂化，如：降雨增多导致侵蚀加剧，河流泥沙相应增多，但随着降雨增加植被覆盖也会增加，侵蚀产沙又会变小；降雨减小尽管会导致侵蚀减弱，但由于植被保护作用下降，土壤可蚀性反而增加，使得流域侵蚀产沙对气候变化的响应表现出随时间尺度变化而变化的特点[68-69]。

从空间尺度讲，降雨量的变化决定了流域侵蚀产沙的地带性[69]，相应地，流域产沙对土地利用和植被变化的响应在干旱区、半干旱区、湿润区也有所不同[71]。

影响黄河水沙变化的因素是很复杂的。

根据水沙变化评估理论
与方法的发展现状，要精确评估各项自然因素、人类活动因素的贡献率是很困难的，不同研究者即使分析的是相同的时段、相同的区域，所得到的结果仍很可能不一致。

此外，许多研究者定量评估人类活动和降雨对水沙变化的贡献率时，以“水文法”为主[59-60,72]，所建立的降雨产沙关系通常都伴有一定程度的离散，这必然影响计算精度。

5 黄河水沙变化趋势预测
全球气候变化背景下的降水波动、极端气候现象频发、经济社会快速发展，以及干支流坝库修建等人类活动加剧，都会对黄河水沙变化产生深刻影响。

因此，预测未来水沙变化情势对治黄方略制定就显得尤为重要。

为此，不少研究人员都试图对未来黄河水沙变化趋势做出定量预测，但其结果却差异较大。

张胜利等[12]在“八五”期间预测了2000—2020年黄河流域在丰水、平水、枯
水水平年条件下的天然径流量、泥沙量，其中到2020年3个水平年的输沙量分别为20.52亿、10.31亿、5.44亿t；唐克丽等[10]在20世纪90年代初预测，到2000年每年减少入黄泥沙4亿t是有把握的，到2030年每年减少5亿t左右的
可能性是存在的；叶青超等[11]按照在黄河全流域出现历史上最大可能降水量、最小可能降水量，河口镇—龙门出现历史上最大可能降水量、最小可能降水量，全
流域均为多年平均降水量等5个降雨水平，预测了未来黄河水沙量；第一期黄河
水沙变化研究基金项目采用1976—1985年系列，灌溉引水和水库蓄水拦沙情况
与20世纪80年代的相同，预测到2000年河口镇平均来水量232.07亿m3，来沙量0.87亿～0.92亿t[2]；“九五”期间常炳炎等人根据随机模型预测2011—2020年花园口平均天然径流量为541亿+62亿m3；姚文艺等在“十一五”期间采用水文-水土保持-径流序列重建多方法集成，基于未来气候SRES情景，预测2030和2050年的年来水量、年输沙量可能分别为236亿～244亿m3、8.61亿～9.56亿t和234亿～241亿m3、7.94亿～8.66亿t[73]；张胜利等[56]预测，
如果黄土高原淤地坝、林草等水土保持措施规划指标得以全部实现，那么到2040年淤地坝、林草植被最大减水量为38.9亿m3，再加上其他水土保持措施用水，
合计水土保持措施最大减水量为40亿～45亿m3。

刘晓燕等在“十二五”期间预测，在黄河古贤水库和泾河东庄水库拦沙期结束的2060年以后，潼关年均来沙量将恢复并维持在4.5亿～5亿t、年最大来沙量11亿～14亿t；近来也有评估预测，未来30～50年潼关年均径流量210亿～220亿m3，年均输沙量3亿～5亿t。

由于黄河流域产水产沙环境极为复杂，水沙变化未来趋势预测存在很多不确定性，如降水等气候变化的不确定性、未来水土保持等治理工程规划实施的不确定性，等等，因此对预测结果的合理性必须进行综合分析判断。

6 展望
6.1 研究中的主要问题
自20世纪80年代以来对黄河流域水沙变化进行了大量研究，总体来说：基本搞
清了20世纪50年代以后黄河水沙变化的历史过程；分析了干流、区间和各主要
支流水沙变化特点及其成因，特别是对1950—2012年不同时段的黄河水沙变化
原因有了基本的认识和判断；宏观预测了未来黄河水沙变化趋势。

在定性上存在共识、在定量上存在差异是黄河水沙变化研究的现状。

一些研究成果之间的数据差异比较大，即使对同一区域，不同研究项目利用同样方法计算同一时段的减沙量也可能相差2.2～4.2倍[14]。

在产汇流产输沙机制研究方面，以往成果大多分析的是
平均降雨特征条件下的水沙产输关系，而缺少对水沙产输与场次暴雨尤其是大暴雨-下垫面耦合作用的内在关系的研究，不能全面回答大水大沙年、枯水枯沙年等典
型水沙事件的成因，难以深刻揭示水沙变化机制；在水沙变化成因分析方面，目前多采用多项因素作用效应线性叠加的评估方法，而缺乏对水沙变化动力机制、林草植被对产流产沙的调控机制及其最大作用效应的降雨临界等开展深入研究，所建立的多因素贡献率评估方法、模型往往不能反映林草、淤地坝、梯田等措施与降雨相。