● 摘要
本文以陕西省境内汉江上游流域为研究对象，利用数字高程模型、气象、土壤和土地利用/覆盖等栅格数据和属性数据，结合SWAT自带数据库建立汉江上游流域的属性数据库，构建基于ArcGIS平台下ArcSWAT模块的汉江上游地区水文过程模型。
本文创新点在于设定了24种气候方案，运用运用SWAT模型模拟设定气候方案条件下的径流情况，分析了气候因子与水文因子间的时滞互相关关系，将研究区域气候与土地利用/覆盖变化综合考虑进而模拟水文过程，更全面的分析研究区域在不同气候与土地利用情景下的水文响应。得出主要结论如下：
采用相关数理统计方法对气候因子进行时空变化分析，在此基础上，运用Mann-Kendall非参数检验方法对气候因子未来变化趋势进行预测。设定了24种气候方案，运用SWAT模型模拟设定气候方案条件下的径流情况。最后，运用时滞互相关法分析气候因子与径流间的时滞响应关系。得出结论如下：
（1）由SWAT模型敏感性分析得出各敏感性参数的敏感性排序，由高到低分别为：Cn2、Esco、Gwqmn、Alpha_Bf、Canmx、Sol_Awc、Surlag、Revapmn、Ch_K2、Sol_K、Ch_N2。SWAT模型的率定期选2003-2006年，验证选用的是2007年和2010年。率定期，石泉站的R2=0.87,Ens=0.83；长枪铺站的R2=0.84,Ens=0.80；高滩站的R2=0.84,Ens=0.84；验证期，石泉站的R2=0.85，Ens=0.80；长枪铺站的R2=0.80，Ens=0.79；高滩站的R2=0.84，Ens=0.81。在率定期和验证期,R2和Ens均大于75%，说明模型的模拟效果较好。
（2）对气候因子与径流进行时空变化规律分析，结果如下：
①1970~2010年间汉江流域年降水量在41a间有四次较大波动。41a间汛期年均降水量发生了两次较大波动，并且在此时间尺度内，研究区域共有降水丰水年5年，枯水年2年，大部分年份处于平水期。降水年内分配不均匀，汛期降水占全年的65%，枯水期降水量仅占年降水量的5.8%，经过M-K非参数检验，年际降水量有增加的趋势，尤其是冬季降水量每年的增加趋势比较明显。
②1970~2010年间汉江上游流域最高温度、最低温度、平均温度变化呈现上升趋势，41a间均在1992年有一个由偏小向偏大变化的较大突变点。温度在年内变化表现为“单峰状”，7月温度最高，1月温度最低。根据M-K非参数检验方法，温度有增加的趋势，并且增加趋势比较明显。
（3）基于24种设定气候情景，研究水文因子对气候变化的响应，结果如下：
①多年平均径流量随流域温度的增高而减少，随着温度的降低而增加，与降水增减变化同步。当温度降低1℃，降水量增加20%时，研究区域的年平均径流量增幅最大；当气候升高1℃，降水量减少20%时，研究区域内的年平均径流量减幅最大。当气温升高1℃，降水减少20%时，年径流量的变差系数最大，波动较大。月降水量与径流量有较强的同步性，径流量对月最高气温的滞后时间为1个月。
②研究区域蒸散量与流域降水和温度的增减是同步的。当温度升高1℃、降水量减少20%时，研究区域的年平均蒸散量减幅最大；当气温升高2℃、降水量增加10%时，研究区域的年平均蒸散量增幅最大。当气温升高1℃、降水减少20%时，年蒸散量波动较大。蒸散量对降水温度的变化反应敏感，，有较强的同步性。
③当温度升高2℃、降水量增加20%时，研究区域的年平均输沙量增幅最大；当气温升高1℃、降水量减少20%时，研究区域内的年平均输沙量减幅最大。同时，当气温升高1℃、降水减少20%时，年输沙量的变化波动较大。输沙量与降水温度的变化有较强同步性。
（4）基于4种极端土地利用类型情景，分析研究区域水文过程，可知，当全为林地时，径流量和输沙量降低幅度较大，水土保持效果为最好；全为建筑用地时，径流量和输沙量增加幅度较大，水土流失较为严重。
（5）基于100种气候与土地利用/覆盖综合变化情景，分析研究区域水文过程可知，大多数情况下，在温度升高2℃并且降水增加20%时，径流量、蒸散量和输沙量增幅都达到最大；而在温度降低2℃并且降水减少20%时，径流量、蒸散量和输沙量减幅都达到最大。