黄河水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调，黄河的径流量主要来源于上游的天然降水、冰雪融水和地下水。黄河水资源的时空分布对流域工农业生产与人民生活有着极其重要的影响，但20世纪90年代以来，黄河干流实测径流量显著减少，已经影响到该区农业生产、人民生活及经济的可持续发展[1]。黄河的泥沙主要来源于黄土高原及风沙区，大量泥沙随风、水进入黄河，河道湖库淤积萎缩，河床不断抬升，导致主河槽行洪输沙能力大幅降低，上游宁蒙河段淤积严重，下游河道泥沙淤积，“地上悬河”等现象加剧，严重影响黄河的防凌防汛工作，威胁沿途群众的生命财产安全。进入21世纪以来，黄河输沙量从16亿t锐减至3亿t，泥沙锐减引起广泛的关注，很多学者对此展开大量的研究工作[2]。
已有研究[3-6]表明，大量的人类活动是黄河径流量和输沙量锐减的主要原因。穆兴民等[7]指出不同时期黄河水沙变化的主要因素有所差异，上世纪80年代，坝库工程拦蓄占据主导地位，而2000年以后，国家实施大规模的“退耕还林(草)”政策，植被恢复成为这一时期黄河水沙减少的主要原因。然而，大量研究多集中在黄河中游地区，尤其是多沙粗沙区的水沙时空演变规律与驱动因素的相关研究。受气候变化、农业灌溉、大规模的水土保持措施和水库建设等影响，黄河上游径流量和输沙量及水沙关系亦发生了显著变化。笔者通过对唐乃亥至头道拐区间10个干流水文站的径流量和输沙量变化分析，探究黄河上游水沙变化及水沙关系规律以及沿程变化特征，为流域水资源合理利用和河道综合治理提供依据。
1 研究区概况黄河上游位于E 95.0°~111.1°、N 32.51°~41.81°，流域面积为38.6万km2，占黄河流域总面积的51.3%；干流河长为3472km，占黄河干流总长度的61.3%；上游河段落差3496m，平均比降为1‰，年均降水量为426.2mm[8]。
笔者选取唐乃亥至头道拐区间作为研究区域(图 1)。根据景观特征差异，以下河沿为分界点将该区间分为2段。上段为唐乃亥至下河沿，为峡谷地段，此区间贵德至兰州段是上游支流集中区段，洮河、湟水等重要支流在此区段汇入黄河，是黄河上游径流的重要补给区；同时唐乃亥至青铜峡区间又是我国重要的水电开发建设基地，已建成包括龙羊峡、刘家峡和青铜峡在内的近20座水电站。下段为下河沿至头道拐区间，属于冲积平原段，区间大部为荒漠和荒漠草原，无大的支流汇入，干流河床平缓，水流缓慢，两岸有大片冲积平原，其中包括银川平原与河套平原等。
图 1(Fig. 1)图 1 黄河上游干流地理位置、水系及水文站点分布Fig. 1 Geographical location, river network and hydrological stations in the main stream of the upper reaches of the Yellow River 2 数据与方法根据黄河上游干流水文站点的分布，兼顾研究区域分布省份和流域景观差异，笔者选取黄河干流的唐乃亥站、贵德站、循化站、小川站、下河沿站、青铜峡站、石嘴山站、巴彦高勒站、三湖河口站及头道拐站等10个沿程水文站的径流量和输沙量数据，研究黄河上游1950—2012年时间范围内的水沙关系、水沙变化及沿程变化特征。笔者所采用的水沙数据来自黄河上游干支流水文泥沙资料数据集(1950—2012年)。
水文序列可看作为非周期成分(趋势项、突变项、跳跃项等)、周期成分和随机成分的累加[9]，故可通过统计特征分析、趋势性分析、突变性分析和周期性分析研究黄河上游水沙变化特征。
笔者将选用均值、方差、变异系数(CV，coefficient of variation)等[10]表征水文时间序列数据的基本统计特征，采用非参数Mann-Kendall检验法(下称MK方法)和Spearman秩相关系数法(下称Spearman方法)[11-12]来分析各站点水沙变化的趋势特征，采用累计距平法[13]识别水文序列的突变点，采用小波分析方法[14]判断黄河上游径流泥沙近60年的周期特征。由于