20世纪以来,全球气候变化日趋强烈,加之大规模人类活动影响,流域水文系统发生了明显变化,实测水文序列常表现出显著的非一致性,导致基于平稳性假设的传统水文水利计算方法面临严峻挑战。因此,探究变化环境下水文演变机制与非一致性变化,对流域水资源的科学高效管理和合理开发利用都具有理论意义和实践价值。本研究以渭河流域为研究对象,透过对流域水文气象要素的趋势性、周期性和变异性诊断;实施变异类型划分与变异的时空传递机制分析,探明渭河流域上游水文变异对下游的潜在影响,并理清各个区域水文变异的主要驱动源。此外,通过对渭河流域及各个区域径流改变量展开定量分析,从气象条件、水利工程、植被覆盖、土地利用、社会经济等方面实施不同区域水文变异类型的驱动因子分析,查明渭河流域大规模发生各种变异类型的主导因素。论文取得的主要研究成果如下:(1)开展渭河流域地理位置、地形地貌、水系分布、水文气象、植被覆盖与土地利用、水利工程建设以及社会经济等基线调查,通过分析可知渭河流域径流、降水等水文气象要素随时间变化呈现递减趋势;流域内植被覆盖受退耕还林还草政策实施影响呈现趋好趋势;耕地面积呈现下降趋势;流域内20世纪70年代建设了许多水利工程(水库、淤地坝等),对径流变化产生了较大影响;流域内社会经济发展迅速,尤其在2000年以后,用水量激增,供需紧张问题持续存在。透过对渭河流域基线的研究分析,发现渭河流域20世纪70年代以后受到了较大的人类活动影响,且人类影响的时间与空间分布,引发了复杂的流域水文变化。(2)对渭河流域水文气象要素的趋势性检验,发现渭河流域水文气象要素在90年代以后都呈现出显著下降趋势;透过对渭河流域径流和降水数据的周期性分析,可发现渭河流域径流的主周期基本维持在30年左右,降水序列的主周期在35年左右;结合渭河流域主要水文站的径流、降水和泥沙数据均值和方差变异点诊断结果,可知渭河流域大规模发生均值变异和方差变异的时间基本都在上世纪70年代左右。(3)划定径流变异时段,并将水文变异划分为五种类型(I-V类),运用定量分离法推求各个水文站实测径流序列所发生变异的驱动量,进而梳理渭河流域水文变异传递机制。当同时考虑均值与方差变异驱动传递机制时,各水文站的变异驱动量会发生改变,驱动量会出现叠加或者抵消的情况,这表明当某站径流序列出现非一致性时,可能是由多种驱动因素耦合影响而成。分析结果表明渭河流域水文变异驱动量的64.7%来源于干流,35.3%的来源于支流;干流中,北道-咸阳区间和咸阳-华县区间是变异驱动量的主要来源,分别占32.9%和24.9%,即渭河流域水文变异来源主要是中下游。此外,研究发现在支流中,张家山以上区域、葫芦河、黑河和千河也是引发渭河流域水文变异的主要驱动来源。(4)通过渭河流域水文变异驱动机制分析,可知渭河流域径流变化主要是由气候因素的改变和人类活动引起,目前人类活动已成为影响径流变化的主导因素。气候变化对径流的影响主要表现为降水量的减少和蒸散发改变。针对北道以上流域、北道-咸阳段、张家山以上流域和咸阳-华县段,从气象条件和水利工程建设、植被覆盖、土地利用、社会经济等方面进行变异驱动因子分析,结果表明渭河流域发生的Ⅱ类水文变异主要由70年代的水利工程建设引起,造成渭河流域Ⅲ类水文变异发生的主要驱动因素可能是气象因子中蒸发量的显著变化,引起流域发生大规模Ⅳ类水文变异的主要驱动可能是流域降水量的减少及由于社会经济的发展造成社会需水量增多和部分区域水利工程建设的联合影响。