如何考虑流域内部基本单元径流过程的空间变异性是分布式水文模拟待解决的问题，迄今鲜见相邻小流域径流过程空间变异性的观测及综合定量研究。通过野外试验、比较水文学和地统计学方法，依托地表过程与资源生态国家重点实验室黑龙江鹤山九三水土保持试验站建立水文过程综合观测系统，同时观测5~8个相邻小流域的降水、土壤湿度和径流等变量；引入有时滞的时间序列回归数据分析方法，量化各次自然降雨条件下其它流域和参考流域径流过程的差异性与相似性（比例系数k和拟合程度R2），也将该方法应用于土壤湿度和降水变量，分析此3水文过程的空间变异性特征；探讨这些空间特征随时间变化特性，对比降水、土壤湿度、地形等单因子空间变异性特征与径流过程空间变异性特征，建立k和降水、土壤前期含水量等的函数关系，揭示小尺度径流过程空间变异性的影响机制。研究成果有利于增加对水文响应空间过程的新理解，用于支撑分布式水文模型的开发、测试和能力提升。

【中文摘要】源于天山的河流占全疆水资源的70％以上，对全球升温和冰冻圈变化响应敏感. 通过野外考察、定点观测、资料整理并结合建立模型，研究了天山寒区的气候和水循环变化趋势，阐明了中亚天山寒区水资源与水循环对气候变化的响应机理，全面完成了原定的研究计划，达到了预期目标，并取得以下进展：1）获得了1:5000乌鲁木齐河源1号冰川地形图，1962-2008年冰川面积减小了15.6%。冰川物质平衡1985年以后有加速亏损趋势；2）气候变化使天山空中水汽水平方向净输入量减少，但垂直方向水汽循环显著加速，导致山区降水增加，天山湿岛向山麓两侧扩展，山区产流也发生相应变化；3）积雪补给的河流，水文过程对气候变化变暖的响应为最大径流月提前，夏季径流减少明显；以冰川融水补给的河流，水文过程的径流响应为夏季径流量明显增大，汛期洪水增多，年流量增加，天山地区的冰川湖突发洪水可能变得更加危险。无冰川补给河流的径流已出现减少趋势，对下游的供水安全产生明显影响，加剧了旱情发生。由于不同补给河流的水文过程变化，其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响，需要适应水文过程的调整，减缓气候变化对水资源安全的影响。

【中文摘要】作为"变化环境中的水循环问题"的基础，土地利用/土地覆被变化的生态响应的重要组成部分，土地覆被变化下的水文响应正得到人们的日益重视，并取得了初步的研究成果，但远没有形成土地覆被变化下水文响应的规律性认识。本项目拟以流域面积适中、研究积累丰富的曹娥江流域为研究区域，在分析流域水文资料序列和土地覆被变化的基础上，选择典型时段；依托GIS技术，建立数字流域和数字水文；在此基础上，建立分布式水文模型，并构建基于知识的模型参数率定与优化策略，模拟典型时段不同土地覆被状况下的水文响应过程，预测未来水文土地覆被变化趋势下可能的水文响应。其研究成果不仅将深化分布式水文模型的应用以及与IGBP的结合，为我国东部湿润地区土地覆被变化下的水文响应提供研究案例，而且为今后不同区域、不同尺度土地覆被变化下的水文响应的比较研究奠定基础，为今后土地覆被变化下的生态环境响应研究奠定基础。