前言
长江干流宜昌以上为上游，长4504 km，流域面积约100万km2，占全流域面积的55%。长江上游对整个长江流域起着重要的生态屏障作用，保护和合理利用长江上游地区水土资源，防止水土流失，维护良好生态环境，是治理开发长江的一项重要内容，也是维护健康长江、加快流域经济可持续发展的有效途径。
自20世纪80年代三峡生态屏障区启动“退耕还林”“长治”工程以来，植被覆盖率大幅增加。与此同时，三峡年均入库（寸滩+武隆）输沙量由1956—1990年的4.91亿t减少到1991—2018年的1.07亿t，减少幅度达78.2%，三峡入库泥沙呈锐减趋势。大量研究证实，气候变化和人类活动是长江上游区域水沙过程的主要驱动因素。在全球气候变化大背景下，极端降水事件的强度及频率急剧加大，嘉陵江、金沙江等部分支流仍存在土壤侵蚀较为严重的区域。对长江上游重点产沙流域的水沙特性及驱动机制的深入认识，是构建长江流域生态屏障、保障三峡健康运行和长江经济带建设的关键。
在过去的十余年中，课题组积极主持或参与了国家自然科学基金(52279056； 51309006)的研究工作、“十一五”“十二五”国家科技支撑计划项目、“十三五”国家重大水利基金项目“三峡工程泥沙重大问题研究课题”(12610100000018J12901)和“十三五”“十四五”国家重点研发计划的研究工作，在长江三峡工程泥沙专家组、清华大学、长江水文局以及地方水土保持管理部门同志的支持和帮助下，对长江上游典型水土流失区的水沙变化特征及其驱动机制进行了深入分析，取得了一些新成果。
（1） 本书从降水、植被条件、土地利用结构、地质地貌、水土流失、河道采砂、综合治理措施等方面综合分析了长江上游的产输沙环境，其中长江上游重点产沙区集中在嘉陵江、金沙江和乌江的干旱河谷区、山地灾害频发区、坡耕地区和采砂挖沙区等。
（2） 嘉陵江流域降雨总体减少但趋向集中趋势，植被覆盖明显好转，气象和下垫面条件呈现明显的时空异质性，增加了归因分析的复杂性和难度。出口水文站径流和泥沙均呈下降趋势，表现出明显的阶段特性。本书基于弹性系数法、模型模拟、主成分和聚类分析等方法，明确了地表条件因子、流域形态因子、气象因子等几类因子对流域径流的影响，以及各因子贡献率在空间上的异质性分布。
（3） 本书系统分析了金沙江流域长期以来极端降雨指标和植被覆盖条件的时空变化特征，以及水沙序列的趋势性、转折性、集中度、水沙关系和环路曲线等的变化特征，采用差分法定量区分了气候和人为两类因素对水沙序列变化的影响，为阐明全球气候变暖背景下金沙江的流域管理和水沙资源规划提供了依据。
（4） 嘉陵江流域的一级支流涪江流域的耕地面积占比接近60%，是嘉陵江乃至整个长江上游最主要的产沙区域。本书总结分析了该流域的降雨集中特性、植被覆盖条件的时空变化特征，综合采用Budyko弹性系数法、SWAT模型模拟法、通径分析和主成分分析等方程，分析了该流域气象、水文、泥沙条件的时空异质特性，区分了气象因子和下垫面因子共享率的时空分布特征，为区域水沙资源管理和三峡入库水沙预测均提供了一定的科学依据。
（5） 岷江上游镇江关流域的工程措施极少，其水沙变化的驱动因素可认为是气象条件和植被覆盖条件。本书采用分布式水沙模型方法分析时间序列分辨率、空间数据分辨率和下垫面条件等因素对流域径流的影响，定量区分降雨、温度和土地利用/植被覆盖对流域产流产沙影响的贡献率，对流域土壤侵蚀计算的发展提供了依据，同时为探讨岷江上游地震后覆被突变对流域产流产沙特性及水流泥沙运动过程的影响奠定了基础。
（6） 本书将雷达降雨与遥感再分析数据集应用于分布式水文/水沙模型，用以解决地面降水观测的稀疏性和不均匀性给水文模型带来的挑战，为分析流域水沙过程机理、提高流域水沙预报精度提供了新途径，为今后的雷达信息开发及相关验证工作提供了新思路。
本书共包括8章。第1章为绪论，由张会兰主笔，王彬、夏绍钦、孟铖铖、夏绍钦参与撰写； 第2章为长江上游产输沙综合环境，由孟铖铖主笔，庞建壮、罗泽宇参与撰写； 第3章为研究方法，由庞建壮主笔，张会兰、孟铖铖、罗泽宇、杨伟青、夏绍钦参与撰写； 第4章为嘉陵江流域水文变化特征及驱动机制，由孟铖铖主笔，庞建壮、杨军、付思佳、罗泽宇参与撰写； 第5章为金沙江流域水沙变化特征及驱动机制，由马岚和杨军主笔，黄安琪、柳宏才、袁佳艺参与撰写； 第6章为涪江流域水沙变化特征及驱动机制，由付思佳主笔，万龙、郝佳欣、杨军、杨伟青参与撰写； 第7章为镇江关流域水沙变化特征及驱动机制，由张会兰主笔，庞建壮参与撰写； 第8章为新型降水观测技术在分布式模型中的新进展，由张会兰和庞建壮共同主笔。全书由张会兰、王云琦、王玉杰负责审定统稿，马岚、王彬、庞建壮负责审定校核，庞建壮、杨军、付思佳和罗泽宇负责文字统稿。
在本书完成过程中，得到了清华大学王兴奎教授和李丹勋教授、重庆交通大学李文杰教授、美国爱荷华大学Larry Weber教授和Marian Muste教授、中国农业大学钟强副教授、北京交通大学陈启刚副教授等多位专家的指导与帮助。谨在本书出版之际，感谢所有对完成书稿给予支持与帮助的领导、同事、同仁。
由于作者水平有限，不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
作者
2023年2月于北京
