当前,随着人口与经济的高速增长,我们所生活的环境受到了非常严重的破坏。尤其是日益稀缺的水资源问题,更是重中之重。而有水资源问题所产生的其他问题也变得越来越突出。地表淡水的主要来源为大气降水。而与人类关系特别相近的淡水量很少,且因为蒸发和降水等一系列过程,淡水才成为可再生资源。然而,在国内的大部分地区,年内、年际降水的时空分布不均常常会导致当地严重的洪涝灾害。因此,深入研究降水的时空变化对当地全方位发展有着重要意义。本文主要的研究对象及依据为原州区1957-2016年的60年逐日降水量。首先,探索了原州区降水的趋势、突变、周期等特征,其中所采用的方法主要有Mann-Kendall检验法、小波分析法以及周期均值叠加等。然后应用蒙特卡洛方法,对固原市原州区进行分布模型检验,得到原州区最适宜的数学模型分布。最后,为了更进一步的进行随机模拟以及找寻最适合该地区的马尔可夫状态划分方法,通过对比常规水文规范分类、均值-方差分类法、K-means聚类法以及几种层次聚类法所求得的状态划分,并与现在应用较广的加权马尔可夫预测模型相结合,对原州区60年降水进行随机模拟以及马尔可夫预测,并给予验证,从而达到研究目的。通过对原州区进行降水特征的分析,发现固原市原州区年内降水分配不均,具有夏季多雨、冬季少雨的特点。多年平均降水量为442.0mm,年际降水变化较小。原州区年降水的降水倾向率为-474mm/10a,通过了显著性检验,呈显著下降趋势。年降水突变方面,其共存在3个突变点,分别为1963年、1992年和2010年。年降水周期变化方面,原州区60年年降水的主要时间尺度为6a,同时存在3a的短周期以及29a的局部周期。降水丰枯相间,表现出明显的突变震荡关系。通过蒙特卡洛随机模拟的思想进行研究分析,在根据原始数据确定参数后,借助计算机软件生成符合相应分布的随机值,采用K-TEST分布检验方法,原州区年降水量分布都通过了 a=0.01的伽马分布、对数正态分布以及正态分布,之后通过使用K-test对原始数据进行分布检验,得到结果为其分布都通过了 a=0.01的伽马分布、对数正态分布以及正态分布。说明此三种分布都较为显著。且三者模拟出来的数据整体波动较大,趋势与原始数据基本一致,为了寻求最优模型,用标准误差进行判定,原州区年降水更符合对数正态分布,且标准误为90.65,均值相对误差为1.7%,标准差相对误差为4.9%,模拟出的降水量最大值与最小值分别为786.3mm与235.6mm,与原始数据相差不大。通过对马尔可夫模型进一步的优化研究,并鉴于原州区独特的降水特性,通过采用基于欧氏距离的层次聚类进行状态划分,并且使用该聚类方法来验证原始数据,发现该方法是可行的。此外,原州区降水滑动平均数据在2010年-2014年处于偏丰状态,且预测出的降水量分别为 525.3mm,533.2mm,539.3mm,543.9mm 及 545.72mm。