河流水沙关系可以反映径流量与输沙量的匹配程度,对河道演变、水资源安全、生态环境等有重要的影响。由于水沙关系呈高度非线性和尺度差异性特征,统计方法为深入研究和评价河道水沙关系提供了有力工具。因此,考虑外部因素借助水文统计工具,开展变化环境下河道水沙关系研究十分必要,对于河道综合治理、水资源保护利用以及区域水生态环境安全等具有十分重要的意义。本论文以赣江流域为研究对象,运用水文统计方法和水文模拟技术,在水文要素非一致性识别的基础上,分别开展了变化环境下年径流量和年输沙量定量归因分析,以及引入物理协变量运用时变Copula函数分析水沙关系的变化规律。论文的主要研究内容和结果如下:（1）赣江流域3个水文站的年径流量和4个水文站的年输沙量表现为非一致性。针对流域水文气象要素的时变特征,在运用非参数检验方法分析要素趋势和变点的基础上,引入可诊断多阶矩非一致性的时变矩模型,并提出局部非一致性参数构造方法。研究结果表明,年平均流量最优分布函数多数为Gamma,除外洲站外,峡江站和峡山站表现为突变特征,居龙滩站表现为局部趋势性;年输沙量最优分布函数多数为Weibull,四个水文站均表现为非一致性特征,其中外洲和居龙滩站表现为局部趋势特征,而峡江站和峡山站表现为突变特征。所构建的时变矩模型表现出很好的拟合优度,可识别诊断一阶矩、二阶矩甚至高阶矩的时变特征,局部非一致性诊断结果更为科学合理,更符合水文要素的实际情况。（2）赣江流域3个水文站年径流量的变化主要受气候变化的影响。在年径流量序列时变特征识别的基础上,从精度和不确定性两方面优选月水量平衡模型,引入GLUE方法分析参数分布及相关关系,并提出还原法和还现法定量分析径流变化的归因。研究结果表明,DWBM、ABCD、VWBM三种月水量平衡模型最优模拟的NSE效率系数均在0.85以上,不确定性分析指标CR也在75%以上,其中ABCD模型表现更为优越、稳定,以此作为归因分析模型。相对于基准期,峡江站、峡山站和居龙滩站三个水文站变化期年径流量均有增加,气候变化是径流增加的主导因素,年内的最大值和最小值集中在4月份和6月份。三种备选的月水量平衡模型均有较好的模拟效果,ABCD模型参数表现最为稳健,采用两种定量分析径流归因结果相似,分析结果更为全面合理。（3）赣江流域4个水文站年输沙量的变化主要受人类活动的影响。在年输沙量序列时变特征识别的基础上,提出考虑不同雨强和坡降的多元线性回归模型,提出线性回归归因分析法和弹性系数归因分析法;从物理机理出发引入三类影响因素,提出基于GLAMSS模型的多因素影响下的贡献量分离方法。研究结果表明,人类活动对赣江流域年输沙量减少起主要作用,进一步,多因素贡献分离表明降雨侵蚀对年输沙量的影响较小,而森林覆盖和大型水库在变化期均在很大程度上减少了年输沙量,证明赣江流域所实施的水保和水利工程在水土保持方面发挥着十分重要且积极的作用。考虑不同降雨强度的累积年降雨量可很好表征气候变化对年输沙量的影响,同时考虑不同坡降影响构建的二元回归线性模型更为科学合理且方便简洁;基于物理协变量的GLAMSS模型很好模拟了不同因素对年输沙量的影响,归因分离机制明确且结果清晰明了。（4）赣江流域4个水文站的水沙关系存在显著变化,但相关性有所变弱。针对受变化环境影响的水沙关系,利用多变量联合概率分布探讨相互关系,并引入时变Copula函数,重点提出相关性结构参数的时变构造,并构建联合概率分布和条件概率分布。研究结果表明,外洲站最优Copula类型为时不变Clayton Copula,相同联合概率下年输沙量在不断减少且减幅在变小;峡江站、峡山站和居龙滩站最优Copula类型均为Frank Copula,居龙滩站参数为时不变,而峡江站和峡山站参数为时变且年径流量和年输沙量相关性在变弱。外洲站洪峰-水位-日输沙量最优三维Copula函数为时变Frank Copula,三者相关关系也在变弱。时变Copula函数可以很好地表征水沙关系变化,基于时间协变量和物理协变量的水沙关系变化规律相似,但以物理协变量的Copula函数对变化过程刻画更为精细。同时也表明在样本数据量不多的情况下,不同类型和构造方式的Copula函数数据挖掘潜力差异不大,即有着较好的适用性。