近年来,由于受到全球气候变化及人类活动的影响,尤其是伴随着长江上游地区金沙江下游向家坝、溪洛渡等梯级水库的陆续建成,长江上游及三峡入库水沙变化出现了新的特点,其水沙变化特征及趋势受到了广泛的关注。本文以长江上游1956-2016年干支流主要测站水沙过程为研究对象,从突变性、周期性、复杂性、混沌性四个角度对三峡入库水沙变化特点进行了较为全面的研究。在此基础上,对于三峡入库沙量的骤减原因,本文从气候变化（降雨）及人类活动（水库拦沙、水土保持、河道采砂等）进行了多层次研究。此外,根据河道型水库的河道造床特点,本文提出了确定库区河道造床流量的方法—动态输沙能力法。最后,本文以三峡水库干支流河道一维非恒定流水沙数学模型为基础,预测了在新水沙条件下三峡水库淤积平衡的时间。主要研究成果如下:1.系统研究了1956-2016年长江上游及三峡入库水沙变化规律。对长江上游及三峡入库60年来的水沙地区组成、年际、年内变化以及水沙特性变化规律等方面进行了系统研究。结果表明:（1）20世纪90年代以来,长江上游来水来沙量均有减小,来沙量的减小幅度远大于来水量减小的幅度;（2）与1991-2002年相比,2003-2016年三峡水库年均入库（朱沱+北碚+武隆）水量减小172.1亿m~3,减幅为4.44%,入库沙量减小2.01亿t,减幅达56.2%;（3）长江上游悬沙粒径有所变细,0.005mm以下泥沙含量增加,0.05-2mm泥沙含量减小;（4）长江上游除金沙江屏山站、沱江富顺站及乌江武隆站有较明显的突变外,其余干支流及三峡入库径流量变化不显著,而输沙量几乎都有明显的突变现象。朱沱、北碚、武隆以及三峡入库水沙量存在不同程度的周期性变化。输沙量复杂度大于径流量,干流的径流和输沙复杂度大于支流。径流和输沙两者均具有混沌性,且径流和输沙序列的混沌性从上游到下游逐渐增大。2.关于三峡入库沙量骤减的原因,本文从气候变化（降雨）及人类活动（水库拦沙、水土保持、河道采砂等）进行了多层次研究。通过对气候变化、人类活动等影响因素的分析,探讨了三峡入库沙量骤减的物理背景。在综合考虑传统拦沙率模型中库容—径流比C/I、库容—集水比C/W计算拦沙效果基础上,本文引入泥沙粒径和沉降速度两个因子,并采用对数回归法改进了该模型。同时,对三峡入库径流量和输沙量进行了趋势预测。结果表明:（1）1991-2005年,长江上游气候变化（降雨）是影响流域输沙量的重要因素,尤其在金沙江和嘉陵江流域表现相对突出。而在,2006-2016年,气候变化对长江上游流域输沙量影响相对不明显,人类活动成为输沙量变化的最主要因素,而水库拦沙是导致三峡入库沙量大幅减小的主要、直接原因;（2）1986-2016年,长江上游已建水库拦沙引起的三峡入库沙量减少约为1.068亿t/a;（3）采用改进的拦沙率模型计算的水库拦沙率和Brune、Siyam、Brown、Jothiprakash等传统经验模型计算结果相比,改进拦沙率模型与实测水库拦沙率之间的平均误差是最小的,改进模型在大型水库拦沙率计算中具有更好的适用性和准确性;（4）根据实测资料和目前的研究,未来三峡入库水沙在径流量变化不大的情况下,输沙量在2020-2050年约为0.6亿t/a。3.分析了三峡蓄水后库区泥沙淤积特征,研究了入库水沙过程、水库调度方式等对库区泥沙淤积影响效应。此外,基于河道型水库河道造床特点,提出了库区河道造床流量确定方法—动态输沙能力法,将该方法运用于三峡蓄水后库区河道造床流量的计算,并与采用马卡维耶夫输沙率法计算的三峡蓄水前河道造床流量进行对比,采用实测地形验证该方法在库区河道上的适用性和准确性。结果表明:（1）2003年6月至2016年12月,入库悬移质泥沙21.581亿t,出库（黄陵庙站）5.201亿t,不考虑区间来沙情况下,水库淤积泥沙16.380亿t,年均淤积泥沙约1.206亿t,仅为论证阶段（采用1961-1970系列年数学模型预测结果）的40%左右,水库排沙比为24.1%,泥沙淤积主要集中在清溪场以下的常年回水区,其淤积量占总淤积量的93%;朱沱-寸滩、寸滩-清溪场库段淤积量分别占总淤积量的2%、5%;（2）2003年3月-2016年11月库区干流河段累计淤积泥沙14.680亿m~3,其中常年回水区累积淤积15.358亿m~3;变动回水区累计冲刷0.678亿m~3。2003年3月-2010年11月,库区13条主要支流累计淤积8808万m~3,占三峡库区同期淤积总量的6.9%,其中,绝大部分泥沙淤积均集中在常年回水区内支流;（3）基本方案1与基本方案2在三峡水库坝前运行水位相同情况下,基本方案1采用1961-1970年系列计算三峡水库100年累计淤积量为173.897亿m~3,较采用1991-2000年水沙系列的基本方案2计算的淤积量为125.433亿m~3多48.464亿m~3。此外,坝前水位逐步上升方案;上游建溪洛渡、向家坝、亭子口枢纽;双汛限、多汛限方案等不同调度方式条件下三峡水库泥沙淤积呈现不同的形态。三峡水库泥沙淤积受到来水来沙和水库调度方式共同的影响;（4）基于动态输沙能力法提出的库区河道造床流量计算方法不仅考虑了来水来沙对库区河道造床的作用,同时考虑了水库调度方式对塑造库区河床形态的影响,物理意义明确、计算结果合理,地形验证可行,是一种确定河道型水库的河道造床流量适用性较高的方法。4.基于新水沙条件下三峡水库可能出现的不同入库水沙组合,建立三峡水库干支流河道一维非恒定水沙数学模型,并对模型主要计算参数进行率定,利用水沙数学模型对三峡库区泥沙长期冲淤变化及水库淤积平衡进行研究。结果表明:（1）长江上游水库群的拦沙作用明显大于预期,2013-2018年三峡入库平均沙量为0.725亿t,仅为1956-1990年沙量的14.8%,2003-2012年入库沙量的35.8%,其中2017年入库沙量仅为0.344亿t,可见实测入库沙量减小趋势快于预期;（2）模型计算的沿程各站点水位、流量及含沙量变化过程与实测情况基本一致,总淤积量和淤积分布的计算值与实测结果也基本相符,模型验证的结果与实测值符合较好;（3）在60水沙系列和90水沙系列条件下,三峡水库淤积平衡时间分别为320年和430年。随着气候变化和人类活动的影响,特别是长江上游地区金沙江梯级水库的建成,三峡入库的水沙条件发生了新的变化,在这种新水沙条件下,三峡水库淤积平衡时间上下限时间分别为560年450年,对应的水沙组合条件分别为小水小沙典型年和大水大沙典型年。基于新水沙条件下的研究将对三峡水库未来的的蓄水运用和排沙调度提供新的参考依据。