黑河流域是中国西北干旱区典型的内陆河流域，由于其鲜明的景观特征、特殊的高寒山区水文过程以及突出的水资源问题而得到政府各级部门及学者们的广泛关注。土地利用/覆被变化（Land Use and Cover Change，LUCC）和气候变化是影响流域水文的两个重要环境变量，可导致水资源时空分布发生变化，这可能进一步加剧黑河流域水资源的供需矛盾。为了优化黑河流域水资源管理，实现流域水文、生态和经济的可持续发展，十分有必要弄清楚黑河流域，尤其是上游源区，LUCC和气候变化的水文响应机制，并探索水文水资源在LUCC和气候变化背景下未来可能的变化情况。　　本文以黑河流域上游为研究区，基于DHSVM与SWAT模型开展水文模拟，并在此基础上进行LUCC与气候变化的水文影响情景分析，以期深化对流域水文过程的认识，并为黑河流域水资源规划管理提供科学的决策信息。首先尝试了将计算水力学中应用比较广泛的MacCormack数值算法引入到DHSVM模型的运动波地表汇流演算中，对模型的运行效率进行了改善。然后，基于DHSVM和SWAT模型对黑河流域上游地区开展了水文模拟，评价了它们在研究区的适用性，并对不同模型的径流模拟结果进行了综合;同时，耦合马尔科夫链和Dyna-CLUE模型对黑河流域上游地区开展了LUCC模拟，并在完成模型校准和验证的基础上预测了2024年土地利用图。最后，利用校准的DHSVM和SWAT模型，分别结合历史和未来情景方案共13种不同情景，评价了黑河流域上游过去（1995～2014年）及未来（2015～2024年）LUCC和气候变化各自的水文响应及它们共同的水文影响;此外，对不同模型的水文影响评价结果进行了对比、综合及显著性检验，并探讨了水文变化对LUCC的反馈作用。本研究的主要结论包括:　　(1)MacCormack数值计算方法成功地引入到DHSVM模型的运动波地表径流汇流演算中，说明该数值计算方法在分布式水文模型中具有适用性。解析解验证结果表明，MacCormack算法具备较好的数值模拟能力和稳定性，相对于传统的显式线性差分方法，具有明显的优势。DHSVM-MacCormack模型实际应用的模拟实验结果表明，其可以有效地保持原始模型(DHSVM3.1.2)的模拟精度，同时显著提高模型的计算效率。对于3个月的模拟时间长度，DHSVM-MacCormack模型能将运行时间从原来的35个小时缩减至几十分钟，同时不牺牲模型的模拟精度。为了降低计算负担，进一步推进分布式水文模型的发展，MacCormack算法将在流域汇流演算中具有广阔的应用前景。　　(2)水文模型(DHSVM和SWAT)及耦合的土地利用变化模型（马尔科夫链和Dyna-CLUE）在黑河流域上游地区展现出较好的模拟能力，具有较好的适用性。DHSVM和SWAT模型的校准和验证结果表明，它们能较好地刻画流域出口的径流过程，径流模拟精度总体上比较满意(NSE均大于0.85)。基于算术平均法、线性回归法和加权平均法对DHSVM和SWAT模型的径流模拟结果进行综合，结果发现三种方法均能不同程度地提高径流模拟精度。耦合的土地变化模型验证结果表明，其能产生较满意的模拟精度(总体精度为0.94，Kappa系数为0.87)，能用于土地利用变化的预测。　　(3)过去20年（1995～2014年），相对于LUCC，气候变化在黑河流域上游的水文变化中发挥着更显著的作用。黑河流域上游LUCC以耕地的减少和草地的增加为主要的特征。同时，气温和降水均呈现增加的趋势，气候向暖湿方向发展。水文模拟发现LUCC导致整个上游地区蒸散发量和产流量分别呈现较小的增加和减少趋势;而气候变化导致它们均呈现出较显著的增加趋势;综合考虑气候变化和LUCC，水文影响与仅考虑气候变化的情况类似。LUCC与气候变化对水文过程的影响并非独立的，而是相互依赖的，并且DHSVM与SWAT模型能在一定程度上刻画这种相互作用。LUCC与气候变化在不同子流域和不同月份上的水文影响不同，展现出较明显的时空差异性。与全流域的影响相比，部分子流域LUCC的水文影响更加容易识别。LUCC和（或）气候变化导致的水文变化在湿润季节更显著。　　(4)气候变化在黑河流域上游未来的水文变化中可能仍将起主导的作用，导致蒸散发量和产流量均呈显著的增加趋势。蒸散发的最大和最小增量分别由Wettest&Warmest(FSO2)和Wet&Warm(FS05)情景产生，而产流量的最大和最小增量分别由Wettea&Warm(FSO3)和Wet&Warmest(FSO4)情景产生。在过去及未来，LUCC对气候变化引起的蒸散发增加具有加强的作用，而对气候变化引起的径流增加具有弱化的作用。如果研究区未来气候随历史发展趋势继续向暖湿方向发展，LUCC的水文影响似乎不重要，然而如果向相反的方向发展，则LUCC的影响需要予以重视，因为其可能进一步加剧干旱的程度。　　(5)DHSVM与SWAT模型能比较一致地模拟LUCC和气候变化引起的水文变化趋势，但模拟的水文变化幅度存在较明显的差异性，尤其是在子流域尺度上。水文变化幅度的差异随气候条件的改变而改变，主要集中在湿润多雨季节。总体上，不同模型模拟的产流量变化幅度的差异要大于蒸散发量变化幅度的差异。基于DHSVM和SWAT模型的水文影响评价结果，通过加权平均的方式进行了综合，可以推断综合后的结果比单一模型的评价结果更具有可靠性。　　(6)水文影响的显著性检验结果表明，黑河流域上游LUCC和气候变化的水文响应在统计意义上是显著的，在一定程度上说明了水文影响评价结果具有可靠性。水文变化对LUCC的反馈模拟实验结果表明，增加水文驱动变量能微弱地增加对土地利用分布的解释力，同时能较小幅度地提高LUCC的模拟精度。因此，水文变化对LUCC具有一定的反馈作用，尽管这种作用并不显著。