青藏高原作为我国重要的江河发源地,是雅鲁藏布江、澜沧江、怒江、长江、黄河等大江大河的河流源区。冰川融水、地下水补给和降水补给是该地区河川径流的主要组成成分,且不同成分又有着各自不同的演变规律,从而导致西南河流源区的河川径流变化规律非常复杂。近几十年来,随着全球气候变暖,该地区冰川退缩、雪线上升现象越发明显,径流演变规律变得更加复杂。随着计算机技术的发展,水文模型的数值模拟已成为研究流域水循环的重要手段之一。在高原寒区构建流域分布式水文模型的时候,需重点考虑季节性冻土的冻融过程,以便提高水文模拟的精度。然而,目前针对西南河流源区冻土冻融过程机理的研究成果相对缺乏,而且在该区域构建的水文模型中,一般对土壤冻融过程的描述比较简单,需要在机理研究的基础上,加强具有物理机制的分布式水文模型研究。针对以上问题,本文开展深入研究,取得成果如下:(1)本文根据青藏高原土壤层较薄、积雪分布时间较长的特点,根据高原寒区下垫面物理结构,构建了“积雪-土壤-松散岩层”连续体高原寒区模型,在原WEP-COR模型的基础上,考虑了积雪和松散岩层对于水热耦合模拟的影响,同时也对WEP-COR模型各模块进行了改进,新构建的高原寒区模型不仅可以适用于高原寒区的冻土水循环模拟,同时也可以作为模块与其他模型进行耦合。(2)本文选取雅鲁藏布江典型支流尼洋河流域作为研究区,采用新构建的高原寒区模型对尼洋河流域进行模拟。总体看来,连续体温度模拟值的NASH效率系数在0.569-0.882之间,平均NASH效率系数为0.794,RMSE(均方误差)在1.2-2.1℃之间,平均RMSE为1.46℃。液态含水率模拟值的RMSE(均方误差)为0.065;冻土深度RMSE(均方误差)为11.2cm,NASH效率系数为0.62。改进后的模型工布江达站月径流量模拟结果的Nash效率系数为0.810,泥曲站点的Nash效率系数为0.752,因此,新构建的高原寒区模型不仅能较好的模拟不同深度的连续体活动层的温度、含水率以及冻结深度,同时也能有效的模拟高原寒区的水循环过程,可以作为寒区流域水循环的模拟工具。(3)本文选取黄河源区作为典型研究区,将构建的高原寒区模型与黄河流域WEP-L模型进行耦合,并将其用于黄河源区水循环过程和冻融过程的研究。冻土模拟方面,典型年1965年的实测深度监测时段的RMSE(均方误差)平均值为12.9cm,NASH效率系数为0.95;典型年1995年的实测深度监测时段的RMSE(均方误差)平均值为16.1cm,NASH效率系数为0.89。径流模拟方面,唐乃亥站的Nash效率系数为0.819,相对误差为-2.2%;玛曲站点的Nash效率系数为0.817,相对误差为-1.2%,模拟效果均基本合理可靠。同时通过对气象变化下黄河源区冻土和径流演变规律进行研究,发现在黄河源区降水和气温均呈现波动缓慢上升的趋势,且气温在2000年之后上升速度明显加快,受气温和降水变化的影响,黄河源区冻土深度等值线将会逐渐向高海拔地区移动,冻土深度逐渐下降,径流量在1981-2000年主要受降水增加影响,流量呈上升趋势,在2000年之后主要受气温影响,流量明显下降。