LUCC(land use and land cover change)对流域水文循环过程的影响是全球变化科学、流域水文学等研究的关键问题之一。短时期内,LUCC是流域水文循环过程的主要影响因素之一。人口增长、气候变化、制度变迁、城市化等多种因素会致使流域上的LULC(land use and land cover)发生变化,这进而会对流域水文过程,如下渗量、地表径流量、蒸散发量、侧向流量等产生一定影响,从而影响整个流域的水量平衡。黑河流域是典型的内陆河流域,也是我国西北地区第二大内陆河流域。黑河上游和中游分别是黑河流域的径流形成区与利用区,其气候条件、生态环境、地貌特征等都不相同,因此,亟需借助有效手段对黑河上游和中游的LUCC水文效应进行对比研究,从而揭示土地利用变化影响下的干旱区内陆河流域集水区与耗水区水文过程的变化规律,为内陆河流域水资源的有效管理和可持续利用提供科学依据。目前,水文模型为这一课题的研究提供了有效手段。当前在国际和国内,由于逐年LULC数据获取困难、水文模型本身计算缺陷等问题,所有在流域尺度上开展的借助水文模型进行的LUCC水文效应研究都存在一个共同缺点,即所采用的水文模型并不能逐年调用LULC数据。也就是说水文模型无法真实体现或模拟LULC的时空变化。鉴于以上问题,本研究耦合了土地利用变化预测模型CA-Markov与分布式水文模型SWAT,开发了能够逐年调用LULC数据的LU-SWAT模型。在保证LU-SWAT模型模拟精度的前提下,本研究以黑河上中游为研究区域,研究了LUCC对流域水文过程的影响机制。本研究主要得出以下结论:SWAT模型对于黑河上游莺落峡月、年出山径流量的模拟效果较好,但是其对黑河中游正义峡的月径流量的模拟效果不佳,尤其是在非农业灌溉期(12月—次年3月)。究其原因,是SWAT模型采用简单的线性方程来表达地下径流变化与潜水面埋深变化速率之间的关系。这可能使得黑河中游复杂的地下径流过程无法反映,所以导致主要接受地下水补给的非灌溉期河道径流量模拟效果不佳;针对SWAT模型在黑河中游非灌溉期河道径流模拟效果不佳的原因,本研究将原始SWAT模型中地下径流变化与潜水面埋深变化速率之间的简单线性关系用较复杂的非线性关系代替,并将改进后的SWAT模型运用到黑河中游径流模拟上。结果显示,改进后的SWAT模型模拟精度较原始的SWAT模型提高了3%-58%,在非农业灌溉期的模拟精度提高更加明显;SWAT模型月、年出山径流量的模拟效果对于LULC数据的空间分辨率较敏感。具体来说,即高空间分辨率的LULC数据对应的模型模拟效果更好。针对高空间分辨率LULC数据能够提高SWAT模型模拟效果的特点,本研究同样选取LULC数据的空间分辨率越高,其模拟效果越好的CA-Markov模型作为LUCC模拟模型与SWAT模型相耦合,得到能够逐年调用LULC数据的LU-SWAT模型;在黑河上中游流域建立LU-SWAT模型,结果表明LU-SWAT模型在黑河上中游的月、年径流模拟精度比SWAT模型提高了2%-20%;在黑河上游,由于自2001年实施了一系列生态保护措施,因此部分土地利用类型在2001年前后表现出了不同的变化趋势。相应地,在干旱、湿润、平水三种不同气候条件下,1990-2001年黑河上游地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势,而地下径流量呈现减少趋势。2002-2009年地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现减少趋势,而地下径流量呈现增加趋势。并且,干旱条件下各水文要素的变化最为明显。分析知影响黑河上游水文过程变化的主要LUCC类型是林地和裸地面积的变化;在黑河中游,1990-2009年黑河中游的土地利用变化主要表现在:耕地、林地和城镇的增加,但是其中城镇面积占研究区总面积的比例较小。相应地,在干旱、湿润、平水三种不同气候条件下,1990-2009年之间地表径流量、地下径流量以及总产水量都呈现减小趋势,而侧向流、蒸散发量呈现增加趋势。且黑河中游干旱和平水条件下各水文要素的变化都较明显。分析知影响黑河中游水文过程变化的主要LUCC类型是耕地面积的变化。