径流量反映着一个地区水资源的丰歉程度,对径流量进行合理的频率分析是保证水利设施能够合理规划、正常运行的重要基础。然而自然环境在气候与人类各种行为活动的影响下,始终处于不断变化的状态,其中水文系统也发生了明显改变,导致径流序列发生了不同程度的变异从而不再满足独立同分布,即径流序列存在非一致性。若贸然按照传统方法对存在非一致性的水文序列进行频率计算,将会使得抗旱、防洪等设施面临不可预估的风险,社会经济和人类生命安全蒙受巨大损失,因此合理地进行非一致性径流频率分析显得尤为重要。本文选取的研究对象为汾河上游四个水文站（上静游站、汾河水库站、寨上站及兰村站）1958～2000年的径流资料,对其统计特征和变化特征进行初步分析之后进行非一致性诊断,初步诊断采用过程线法和滑窗Kolmogorov-Smirnov（K-S）检验,详细诊断采用极点对称模态分解（Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD）进行趋势、跳跃诊断,并与常用的趋势、跳跃诊断方法结果进行对比验证合理性,以ESMD结合基于相关系数的滑动周期识别方法（SRPT方法）进行周期分析,以期能以一种方法同时从趋势、跳跃、周期三方面研究径流序列的非一致性;采用SRPT方法通过研究汾河上游地区年际降雨径流序列及月、枯水期、汛期径流序列的非一致性探究该流域非一致性的影响因素;分别采用基于集总经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）和ESMD的非一致性频率计算方法进行各水文站的年径流频率计算,以期为该地区水利工程的规划、设计、管理以及运行提供依据。研究的主要内容及结果如下:（1）径流年内变化分析检验出各水文站的径流序列均存在相似的趋势,采用离差系数Cv、集中系数CI和基尼系数Gini分析径流年内不均匀性,各水文站年内径流Cv均处于[0.2,1.76]的区间内,1958～1960年、1976～1979年等时段Cv呈现上升趋势,表明这些时段的径流年内不均匀性增大,CI和Gini均表明各水文站存在基本相同的变化趋势,各水文站的CI值主要集中在10～20,表明各水文站径流年内分布呈现季节性变化,有明显的不均匀性,Gini系数则在90年代以后大于0.5的年份逐渐增多,表明90年代以后年内分配不均匀性增强。通过径流年际变化曲线和年径流累积距平曲线发现各水文站年径流呈现着逐年下降的趋势,采用年极值比P和离差系数Cv研究年径流变化不均匀性,按照上静游站、汾河水库站、寨上站、兰村站的顺序,年极值比P依次为37.9、19.7、33.1、47.5,离差系数Cv依次为0.63、0.53、0.58、0.60,表明各水文站年径流分配呈现显著的不均匀性。（2）非一致性初步诊断识别结果表明除上静游水文站以外其他三站的年径流序列在70年代前后有着巨大的变化。ESMD趋势诊断结果表明汾河上游四个水文站的年径流序列均存在下降的趋势变化,其中上静游站为不显著下降趋势,其他三站为显著下降趋势;ESMD突变诊断结果显示上静游水文站突变点为1983年,其他三站突变点均为1970年;ESMD方法结合SRPT方法诊断发现各站均存在周期变异,变异程度为中变异。通过对比以及结合实际分析,结果表明详细诊断采用ESMD诊断方法同时从趋势、突变、周期三个方面进行分析是具有可行性的。（3）对各站年径流序列进行非一致性初步诊断以及详细诊断后发现各水文站的年径流序列均具有非一致性的,但是各水文站各月的径流序列并非全部具有非一致性,结果表明过大或过小的流量可能在一定程度上削弱全球气候变化和高强度人类活动对自身的影响,从而使得诊断未能检验出变异;对汾河上游各水文站年降雨、年径流序列进行非一致性分析,最终得出汾河水库的修建可能是导致汾河上游区域水文序列出现非一致性的主要影响因素。（4）各水文站年径流序列经EEMD修正后,按照上静游站、寨上站、汾河水库站、兰村站的顺序,最终计算结果得出的设计值与原始序列相比分别小18%、6%、11%、4%左右;各水文站年径流序列经ESMD修正后,按照相同顺序,最终计算结果得出的设计值与原始序列相比分别小15%、20%、5%、19%左右。另外,通过对比两种方法间存在的各种差异,得出基于ESMD分解的非一致性径流频率计算方法不论是在方法实施的难易程度上还是在最终取得的效果和结果上都是完全优于基于EEMD分解的非一致性径流频率计算方法的。