寒区在我国分布广泛,且多为我国主要江河的源头区,其水循环演变会对地区乃至全国的水资源情势产生重要影响。针对寒区冻土作用下特殊的水文特性,研究选择松花江、黄河、黑河、长江、雅鲁藏布江流域内5个典型寒区流域,采用改进的WEP-L模型模拟分析了寒区径流在1960—2010年的时空变化规律。同时,基于水文模拟法,设计不同气候变化与土地利用情景对各寒区流域径流变化进行了归因分析。结果如下:(1)WEP-L针对不同的寒区流域逐月径流过程,取得了较好的模拟效果,Nash效率系数在0.72以上,相对误差控制在±11%以内。(2)5个典型流域的径流量变化趋势表现为弱显著性,但是黄河流域(唐乃亥站以上)和黑河流域(莺落峡站以上)的基流指数显著增加,且通过了0.01的显著性检验,说明这两个流域的河川基流占比不断增加,主要原因可能在于冰川融雪的增加。(3)除了松花江流域(阿彦浅站以上)外的四个寒区流域的气候变化对径流的影响较高,贡献率达到78%以上,是径流演变的主导作用。研究结果有助于增强对寒区水循环和水资源演变的认识,为应对未来变化环境下寒区水问题提供借鉴。