丹汉江流域是我国南水北调中线工程的重要水源涵养区,对陕西、湖北两省的社会发展具有重大意义。流域的径流量、输沙量和水质受景观变化的影响,并且在不同的时空尺度上影响程度不同。本文以丹汉江流域在陕西省的部分作为研究对象,基于2000-2015年期间的水文和水质监测数据,通过地理信息技术(GIS)、景观格局分析、灰色关联度模型以及最小二乘回归模型等,对研究期内流域的水沙变化基本特征、土地利用格局、植被变化特征及局部地区水质变化进行初步分析,构建植被-地形景观因子,探究流域景观格局在不同空间尺度上对于水沙的影响差异,以及不同时空尺度上对典型小流域水质变化的影响。本研究取的主要结果如下:(1)丹汉江流域在研究期内,多年平均降水量为789.2mm,多年平均径流量为1430.3亿m3,多年平均输沙量为214.1万吨,汛期占比分别为73.9%、75.7%和92.5%;多年平均径流量呈现增长趋势,变异程度较小;输沙量呈现减小趋势且变异程度较大;干流水质基本属于中等变异和弱变异,符合国家Ⅱ类地表水水质标准;(2)丹汉江流域的草地和林地为土地利用景观基质,草地、林地和耕地的面积占比分别为40.9%、33.6%和24.5%;研究期内有明显的城镇化趋势,建筑用地和未利用土地的变化率最大;流域土地利用格局多年变化特征为景观破碎度降低,连通度增大,景观多样性增大;(3)丹汉江流域植被在空间上显著增加的面积占比为82.6%,显著降低的面积不足1%:植被在空间上的突变主要是集中在2006-2009年;Hurst大于0.5的占比为73%,结合M-K趋势检验可知,研究期内植被在未来也将呈现出持续增加的趋;(4)随着土地利用景观缓冲带面积(宽度)的增大,PD、LSI、COHESION、SHID等指数呈现出显著的尺度效应;单侧宽1000m缓冲带的水沙与土地利用景观的平均关联度最高,分别为达到0.802与0.795;构建基于地形因子和植被覆盖的植被-地形景观指数,在景观尺度上其与水沙的耦合关系更好,关联度分别达到0.816和0.841;(5)丹汉江典型流域水质与景观的耦合关系在干湿季差异显著;植被-地形景观对干湿季水质的解释度较土地利用景观更高,分别达到50.45%和37.10%;丹江流域的硝氮和总氮在空间上为强变异,氨氮和总磷为中等变异;丹江水质与植被-地形景观的OLS模型中R2基本小于0.6,而在GWR模型中,因子信息提取的有效程度均高于0.6,说明GWR模型对于丹江空间水质-景观拟合优度更高。