以大清河流域山区为主要研究对象,从时间、空间层面探究分析其降雨-径流关系的演变特点及其驱动因素的影响,为变化环境下大清河流域降雨-径流关系研究及研究区水资源可持续发展奠定基础。依据研究区收集整理的相关水文气象资料,首先从统计特点、趋势性、持续性及周期性等方面分析山区降雨-径流关系演变规律,从EMD分解变量尺度细致剖析山区降雨、径流序列的变化原因及其与时间突变拐点的关系,进一步依据Archimedean Copula函数构造主要子流域降雨径流丰枯遭遇概率,结合Markov相关理论构造降雨径流二维组合状态转移概率矩阵,探究分析降雨-径流关系的丰枯演化特点;然后采用GAMLSS方法及流量历时曲线(Flow Duration Curve,FDC)相关定义,探究降雨-径流关系非一致性特点,其中降雨-径流关系演变的驱动因素影响最直观的表现是对径流贡献度的变化,为此以累积量斜率变化率比较法分析驱动因素对径流的影响及相关原因;最后通过Copula联合分布概率值量化降雨-径流关系,结合地统计学相关知识建立研究区降雨-径流关系的空间变异。研究主要内容及取得成果如下:(1)大清河流域山区内的各降雨及径流序列的统计特点基本相似,且各径流序列趋势性、持续性及周期性等演变特征变化一致,山区主要呈现降雨变化较小,径流锐减的现象,从分解变量尺度上可以明显看出由于受趋势项Res分量的偏态形式及各IMF分量振幅变化共同作用使得原始序列减小,且各IMF分量振幅变化具有明显的时段特点,经Mann-Kendall突变检验、累积距平法及相关文献成果判断山区径流时间演变突变拐点为1980、2000年;由降雨径流丰枯遭遇概率及组合状态转移概率矩阵的变化探究其丰枯演化特点时可以明显看出主要子流域丰枯演化的异同,各子流域丰枯遭遇同步概率均高于异步概率,可达50%以上,且径流状态更易转入较差的状态,与降雨联系性较差;结合各子流域丰枯遭遇中同步概率值及长期演变后的组合状态极限概率值的变化,初步判断子流域中受人类活动等其他因素的影响程度由高至低为西大洋水库以上流域、紫荆关以上流域、王快水库以上流域。(2)依据GAMLSS方法,以各子流域主要控制站为研究对象,构建考虑时变特点的非一致性模型,其中径流随时间线性变化与抛物线性变化更为显著,直观体现径流趋势及量级的变化,而以降雨为协变量的非一致性模型可以有效反映研究区径流序列的动态变化过程,明显体现研究区洪水发生时间;进一步以阜平站为例,结合FDC曲线相关定义发现阜平站径流序列的下降趋势更多是由暴雨洪水非一致性变化造成的,高流量的发生次数及量级明显降低,而非汛期的降雨-径流关系变化更多呈现一致性。(3)采用Pearson指数分析气象因素间相关性;进一步将与降雨、蒸发作为气候变化主要驱动因素,以1980、2000年为界划分三组时段,采用累积量斜率变化率比较法确定各时段驱动因素的影响程度,经验证人类活动对降雨-径流减少的贡献度逐渐增大,且明显发现各子流域受人类活动影响程度的比较与降雨-径流关系丰枯演变特点中判断结果相一致。(4)通过Copula函数量化降雨-径流关系,结合地统计学知识构建研究区降雨-径流关系的空间变异分布,其中大清河流域山区降雨-径流关系1980年后空间自相关性增强,整体呈下降趋势,中部更为明显,即西大洋水库以上流域及紫荆关以上流域空间变异显著,与降雨-径流关系时间演变规律具有一定相似性;进而以王快水库以上流域为研究区域,经验证子流域与山区空间变异在相对位置、Copula联合分布概率值等各方面均一致,方法具备一定可行性。