泾河流域是我国干旱—半干旱区典型流域,水资源较为匮乏,水土流失严重。因此在生态恢复和植被重建的背景下,分析水文过程时空变化特征,探究其对气候和土地利用变化的响应,测评流域河道内生态环境需水量,剖析水文过程对气候变化及人类活动的响应,深入认识地表能量平衡和水分交换的过程具有十分重要的理论意义,同时对于制定生态保护、资源开发和经济发展等规划具有一定的现实意义。本文以泾河流域作为研究区,将DEM数据、土地利用数据、土壤数据和气象数据输入SWAT水文模型,并根据实际观测资料对模型进行参数率定和验证,构建了适宜流域特征的水文模型,并模拟了流域2006-2012年逐月径流量和输沙量,分析其时空变化特征;利用CA-Markov模型预测了流域2025年土地利用类型空间分布格局,探究流域土地利用变化对径流量和输沙量的影响;基于径流、输沙等数据,分析影响流域生态环境需水量的因素,计算生态环境需水量,分析其时间分布特征,探究水资源供需关系,并为今后流域的水资源合理配置高效利用提供可行性建议及对策。主要结论如下:（1）校准后的SWAT模型在泾河流域具有较好的适用性。利用Arc SWAT模块完成河网生成、子流域划分、水文响应单元的生成,构建了泾河流域水文模型。根据实测水文资料对该模型进行校准及验证,径流量率定期R2和NSE分别0.86和0.70,验证期R2和NSE为0.76和0.71;输沙量率定期R2和NSE为0.89和0.86;验证期R2和NSE分别为0.82和0.67,满足精度要求,表明模拟结果较为理想,经过参数调整的SWAT模型在泾河流域有较好的适用性。（2）泾河流域径流量与输沙量分布的时空差异较大,且径流量对外界变化的响应更敏感。时间尺度上,径流量和输沙量年内分布不均,呈现单峰型特征。3月之后,河段解冻开河,导致径流及输沙量增加;4-5月受上游沿黄灌区春季引水灌溉等的影响,河道内径流量比较平稳;7-8月流域多暴雨,加上地形坡度大,植被覆盖度低,径流及输沙量也迅速增加,汛期径流量占全年径流量的61.96%,输沙量占全年的65.55%。11-12月河道封冻,河道过流能力与水流输沙能力明显减弱,导致河道内径流和输沙量显著降低。输沙量的年际变差系数小于径流量,说明径流量的年际波动大于输沙量。输沙量年际差异较小,径流量总体呈增加趋势,径流量比输沙量偏离多年均值的幅度更大,说明径流量对外界变化的响应更为敏感。空间上,径流量从上游到下游显著增加,到流域出口处达到最大值,最小值在元城川附近,支流值小于干流值。流域出口处张家山站位于泾河陕西段内,张家山站以上120余公里为陡峭狭窄的深谷,河道曲折,水能资源丰富。中下游支流流经陇东黄土高原,河道输沙能力强,河道以冲刷为主,泥沙淤积,因而中下游的输沙量支流值大于干流值。输沙量最小处在东川与马莲河上游交界处,最大处主要集中在泾河支流马连河下游的达溪河、三水河周边子流域,主要由于我国现存最大的黄土塬——董志塬就位于马连河和蒲河之间,加上大量开垦,流域内水土流失十分严重。（3）2005-2025年土地利用类型变化主要表现为建设用地、裸地、草地和耕地之间的相互转化较为明显。基于Markov模型计算2005-2015年间土地利用类型概率转移矩阵,结果显示,10年间,水域、建设用地、耕地内部的转化最为剧烈,其中建设用地保持不变的面积最大,剩余主要转为水域及林地;裸地保持不变的面积最少。利用CA-Markov模型预测2025年土地利用类型空间分布可知,2025年土地利用类型依然是以草地和耕地为主,其次是林地。由于退耕还林工程的推进及城镇化的发展,与2015年数据相比,2025年土地利用类型分布表现为林地、水域和建设用地的面积呈逐渐增加趋势,其中建设用地变化率最大;其他类型均呈现减少趋势,减少幅度最大的是裸地。因此,流域在发展规划中,建议适度发展城市规模,继续推进生态工程建设,加强对林草资源的保护。（4）2005-2025年期间,随着土地利用的不断变化,特别是建设用地的增加和耕地资源的减少,流域全年径流量呈现先增加后减少的趋势,输沙量则呈现持续增加的趋势。时间上,2025年径流量呈现双峰型分布,无论是全年径流量,还是汛期径流量均低于往年,这可能与林地面积增加,草地面积减少有关。林地能够通过增加持水、改良土壤阻挡地表径流,通过蒸散发影响水循环减少径流,而发育良好的草地植被可在汛期储存降水,补充给枯期径流。输沙量依然是单峰型分布,峰值出现在9月,汛期输沙量与全年输沙量均大于往年,这与草地面积减少,建设用地大幅扩张有关。草地能够阻滞泥沙启动,并减轻泥沙搬运作用,建设用地扩张破坏地表植被覆盖和稳定的地形,造成水土流失。空间上,2025年径流量空间分布与往年基本相似,但输沙量的空间分布有所不同,不再集中于马莲河下游周边子流域,而是较为均匀地分布在雨落坪水文站下游流域,表明造林工程、植被修复、控制各类型土地均衡发展等方法能够有效地从根源上治理水土流失。今后应以生态优先为原则,提高建设用地利用率,实施退耕还林（草）工程建设,合理修复耕地土壤结构。（5）河道生态环境需水量存在显著的时间差异。以相关实测数据为基础,依据实际情况建立泾河流域生态环境需水量计算模型框架,对生态环境需水量进行了计算与分析。结果显示,河道生态环境需水量主要来源于输沙需水,集中在7-10月,汛期生态需水量占全年的53.15%。从季节变化上来看,秋季>夏季>春季>冬季。由于夏季降雨量能够满足河流蒸发量,且秋季输沙需水量增加,因此秋季生态环境需水量略大于夏季。春季水面蒸发量较大,降水补给少,导致生态环境需水量较大;冬季蒸发量减少,生态环境需水量减少到年内最低值。泾河流域水资源供给现状不能满足生态环境需水量要求。生态缺水主要发生在每年的5月,缺水量季节差异显著,春季>冬季>夏季>秋季。春季农业灌溉用水增大,是生态环境缺水最大的季节;夏秋两季处于丰水期,降水量大,河道内径流量可以满足生态环境需水;冬季处于枯水期,降水量及径流量迅速减少,使得河流在部分河段断流,无法保证河流的基本生态功能。河道生态环境需水总量为8.75亿m3,占多年平均径流量的87.68%,预测占2025年全年径流量的73.65%。水资源开发利用率远超国际上公认的40%的警戒线,水资源危机十分显著。为保证今后泾河生态功能持续健康发展,需合理利用及循环使用水资源,完善水资源管理制度,积极推进水利工程和水土保持项目建设,实现水资源的可持续利用。