设计洪水流量是水利工程规划设计、运行管理以及流域水资源配置等工作的重要参考依据。传统设计洪水流量的推求都是以一致性假设为前提的,然而,由于气候变化和人类活动的影响,洪水流量序列已很难满足一致性,导致基于一致性假设得到的洪水流量设计值受到质疑,因此,有必要开展非一致性条件下洪水流量设计值研究。对于非一致性洪水频率分析,通常直接选取年最大洪水序列或者超定量洪水序列为研究样本进行频率分析,很少有研究将日流量序列的统计特征引入到非一致性洪水频率分析当中,于是本文基于Gumbel分布最大值吸引场理论,提出了一种考虑年内日流量序列统计特征的非一致性洪水频率分析方法。在非一致性设计洪水流量计算方面,对于某一设计频率,通常每年都有会有一个设计值与之相对应,这样的设计结果很难应用于具体工程实际当中,于是本文通过将重现期的期望超过次数(ENE)和期望等待时间(EWT)概念与气象因子统计降尺度技术相结合,提出了一种具有一定物理意义的非一致性设计洪水流量计算方法。选取我国渭河、清江和西江流域三个典型区域进行实例研究,论文主要研究内容及结果如下：(1)初步非一致性检验结果表明,三个流域的年最大洪水流量序列分别呈现出不同的变化趋势。分别以时间和气象因子为协变量,采用GAMLSS模型对实测洪水流量序列进行非一致性频率分析,结果与初步非一致性检验相吻合。选取气象协变量进行非一致性洪水频率分析不仅使模型具有一定的物理意义,而且相比于以时间为协变量具有更好的模拟效果。同时,基于Gumbel分布最大值吸引场理论,建立了Gumbel分布的规范常数与年内日流量序列母分布的统计参数之间的函数关系,在此基础上提出了考虑年内日流量序列统计特征的非一致性洪水频率分析方法,称之为规范常数法。基于规范常数法的非一致性洪水频率分布模型效果相比于以时间为协变量的GAMLS S模型有较为明显的提高,并且接近于气象因子为协变量的GAMLSS模型。(2)选取RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种典型浓度路径下的9个GCM模式输出数据,结合SDSM统计降尺度方法来预估三个流域未来时期的降水和气温变化情况。结果表明,三个流域气温变化趋势较为相似,三种RCP情景下年平均气温在2040年以前都有所上升,2040年以后,RCP2.6情景下趋于稳定,RCP4.5情景下继续上升到2070年前后趋于稳定,RCP8.5情景下则持续上升。三个流域降水变化趋势差别较大,渭河流域随着辐射强迫的增加,年总降水由轻微下降转变为轻微上升,而清江和西江流域年总降水在三种RCP情景下均表现为不同程度的下降趋势,且随着辐射强迫的增加,下降趋势越明显。(3)在非一致性洪水频率分析和气象因子统计降尺度的基础上,应用ENE和EWT方法推求具有一定物理意义的非一致性洪水流量设计值。结果表明,对于存在非一致性的渭河和西江流域,非一致性设计洪水流量明显不同于一致性设计结果。渭河流域非一致性设计结果明显低于一致性情况,说明未来洪水极值事件的发生将有所减轻,该情况下以非一致性设计结果为参考标准,可以在一定程度上避免工程规划设计过程中出现标准设定过高等问题；西江流域非一致性设计结果明显高于一致性情况,说明未来洪水极值事件的发生有加重的趋势,此种情况下采用考虑非一致性的设计洪水标准十分有必要,可以在一定程度上减小工程事故风险。对于无明显上升或下降趋势的清江流域,非一致性设计洪水流量与一致性设计结果相差不大,说明清江流域未来洪水极值事件的发生相比历史状况不会有太大改变。由于不太合理的外延假设,以时间为协变量情况下的非一致性设计结果存在着一定程度的夸大(渭河流域设计值过于偏低、西江流域设计值过于偏高),相比之下以气象因子为协变量的设计结果显得更为合理。(4)采用Bootstrap方法对非一致性设计洪水流量进行不确定性分析。结果表明,对于存在非一致性的渭河和西江流域,一致性设计洪水流量95%置信区间不能包含非一致性设计结果,说明这两个流域的洪水流量序列的非一致性程度并不能因为考虑了设计值的不确定性就可以被忽视。对于无明显上升或下降趋势的清江流域,非一致性设计洪水流量及95%置信区间与一致性情况很接近,而且所有的非一致性设计值都包含在了一致性设计值的95%置信区间内,说明清江流域是否考虑非一致性对设计结果影响并不大。