水文过程其主要特点是区域性和综合性。区域性是指流域存在区域差异和区域分异,综合性是指研究流域生态系统各要素的相互作用和人地关系,帮助我们认识流域生态系统的历史、现状和未来。本文基于长期的观测资料和模型模拟,根据设定的气候变化和人类活动方案组合,耦合格局和过程,定量研究了不同阶段的气候变化和人类活动对水文过程影响,从机理上发现和理解流域水文生态对气候变化和人类活动的响应,以期为流域水-生态环境-社会经济协同发展、水资源的管理和治理提供科学支持。本研究以长江上游为研究区域,以实测数据为基础,运用Sen’s Slope和Mann-Kendall非参数检验法等水文统计法对1972—2016年的降雨、气温、径流、输沙量和水位进行了分阶段分析和趋势分析;建立了SWAT模型所需的地形数据库、土地利用数据库、土壤图数据、气象数据、水文数据数据库等,对SWAT模型按照不同阶段进行参数率定和模型验证,利用验证好的SWAT模拟,通过设定人类活动和气候变化的七种方案组合,定量分析了人类活动对水文要素的影响程度、气候变化对水文要素的影响程度以及人类活动和气候变化对水文要素的综合影响程度,即“贡献率”,模拟流域内径流地表水文过程并进行时空格局和趋势分析;利用修正的RUSLE模型模拟长江上游流域内土壤侵蚀时空格局和趋势分析;最后通过设定未来四种土地利用情景（FW,PR,MF和GT）和未来三种气候情景（RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5）,模拟分析了未来不同情景对水文过程的影响。本研究取得的主要成果如下:针对长江上游流域气候时空格局和趋势变化,本文基于Delta的降尺度方法获得长江上游流域长时间序列的年、季、月的降水、平均气温、最高气温和最低气温的空间数据集,空间分辨率～1km。采用1992年和2001年时间节点把1972—2016划分为三个阶段,运用Sen’s Slope和Mann-Kendall非参数检验法等水文统计法方法,以1km×1km分辨率的栅格点状单元作为各气候因子的数据载体和基本的评价分析单元,对长江上游流域的气候变化情况进行全面分析,通过整体和空间内部差异来掌握长江上游流域气候因子的时空格局和未来趋势变化。主要结论如下:1)长江上游流域45年的降水量总体是显著增加,金沙江流域降水量呈先增加,后减少趋势;岷沱江流域、屏山—寸滩区间、乌江流域、寸滩—万县区间、万县—宜昌区间等降水量呈现先减少,后增加趋势;2)长江上游流域春季、夏季降水量呈上升趋势,且上升趋势显著;秋季降水量呈下降趋势,且下降趋势显著;冬季降水量变化不显著。长江上游流域降水在年内分配不均匀,春汛、夏汛和秋汛期间的降水量占总年降水量的近七成。3)长江上游流域平均温度、最高温度、最低温度空间格局相似。近45年长江上游流域年平均温度值在7.3℃之间变化。长江流域年平均最低温度值为2.2℃;长江流域年平均最高温度值为12.5℃。针对长江上游流域水文要素和土壤侵蚀时空变化,本文利用GIS与RS技术,结合修正的RUSLE模型、Mann-Kendall非参数检验法、Sen斜率估计法等,空间显式表达了流域径流量、输沙量和水位的年际的变化趋势和年内的分配比例变化,也分析了土壤侵蚀的时空分布变化以及土壤侵蚀强度与地形因子等之间的关系。主要结论如下:1)长江上游流域地表径流整体处于较低水平,显著减少的区域占长江上游总面积的34%,显著增加的区域占长江上游总面积的8.7%。流域径流深以每年1.47 mm的速度减少;2)长江上游45年间年输沙模数为2.2亿t·a-1,近45年朱沱站、万县和庙河站输沙模数表现出显著减少（P情景MF>情景GT,增长率分别为50.19%、37.67%、35.89%、8.22%,未来土壤侵蚀量呈增加趋势。本文的创新点主要体现在四个方面:（1）基于Delta降尺度和数据融合方法,构建了时空一致性的长时间序列1km分辨率长江上游关键气候因子数据集;（2）分阶段揭示了长江上游流域气候水文要素的时间序列特征,发现了长江上游降水和径流年内分配不均匀、地表径流总体处于较低水平、土壤侵蚀生态效应呈现下降趋势的时空特征;（3）基于分布式水文模型和实测数据,定量分析了气候变化耦合人类活动对长江上游流域水文过程的影响,发现气候变化是水文变化的主要影响因素,人类活动对径流影响的贡献率在增加;（4）模拟了长江上游未来气候变化和人类活动对水文过程的影响,发现四种未来情景下的径流模拟值都有不同程度减少。