近十年来，青海湖水位大幅持续上升，使其再次成为全球气候变暖大背景下高原湖泊水文响应研究的热点。定量分析气候变化对青海湖流域水文过程的影响，对青海湖水资源预测与管理、生态环境保护与治理乃至青藏高原湖泊变化研究具有重要意义。分布式水文模型已成为流域水文过程研究的重要工具，但由于1）青海湖流域面积大，下垫面复杂;2）观测站网稀疏，观测资料缺乏;3）处于高原寒区，受积雪、冰川和季节性冻土影响;4)湖面面积大，且存在湖泊冻融过程，湖面蒸发难以准确估算等问题，现有模型很难满足青海湖流域分布式水文模拟的需求，亟需发展集成积雪、冰川、冻土、湖泊水文过程的大尺度分布式水文模型。基于建模框架的模型开发是一种全新的开发模式，不仅能利用已有模型资源来建立新模型，还能使模型本身更具灵活性和重用性。因此，论文以青海湖流域为研究对象，以探析2004～2013年青海湖水位上升原因为目标，综合利用地面观测、GIS、RS和再分析数据，构建观测数据缺乏地区的数据融合方法;以建模框架为平台，开发集成积雪、冻土、湖泊水文过程的分布式水文模型;基于所建立的分布式水文模型模拟气候变化下青海湖流域水循环要素时空演变与湖泊水位变化。　　(1)为降低模型的数据不确定性，提出了基于线性回归模型的空间降尺度方法、非参数双核估计法、洗牌复形演化算法和指示克里金方法的TRMM(Tropical Rainfall MeasuringMission)与气象站降水数据融合框架，从而解决了青海湖流域雨量站网极其稀疏、可用的遥感降水产品的空间分辨率低和日降水的空间不连续性等问题。降水数据融合产品保留了原始TRMM的空间分布格局和空间变异性，大幅减少了降水估计误差，降水估计值与气象站观测值之间有较好的拟合度。　　(2)基于GBHM(Geomorphology-Based Hydrological Model)分布式水文模型、Flake湖泊模型和湖泊水量平衡模型的原理，以HOME(Heihe river Open Modeling Environment)建模框架为模型开发与模型运行平台，对青海湖流域分布式水文模型进行了模块化设计、开发与构建。模型放弃了GBHM模型原有的Pfafstetter河网编码方式，采用更灵活的Horton-Strahler分级法进行河网编码;基于等含沙量法估算分汊河道分流比，进行了分汊河道上游来水的再分配;加入了基于气温的土壤冻融经验指数模块，以考虑土壤冻融对流域水文过程的影响。通过对HOME建模框架对模型的侵入性、模型的代码质量与运行效率的评价，基于HOME建模框架的模型具有较高的可维护性、移植性和重用性，但模型的运行效率较低。　　(3)以高时空分辨率的降水数据融合产品和修正后的ERA-Interim再分析资料驱动青海湖流域分布式水文模型，采用传统的扰动分析法进行模型参数敏感性分析，获得了模型的主要敏感参数:地下水层给水度、地下水导水系数和土壤各向异性指数以及Van-Genuchten模型参数、饱和含水量、残余含水量、饱和导水率等土壤参数。为避免模型的“过度参数化”，在模型率定期，不率定直接来源于已有数据集的土壤参数，只率定了主要敏感参数中的前三个。基于青海湖最大支流布哈河的观测径流量进行模型率定，以布哈河和依克乌兰河的观测径流以及青海湖观测水位进行模型验证。2004～2013年布哈河逐月径流模拟的Nash-Sutcliffe效率系数(NSE)、相对偏差(PBIAS)以及均方根误差与观测值标准差之比(RSR)分别为0.88、-4.96％、0.34，依克乌兰河逐月径流模拟的NSE、PBIAS和RSR分别为0.68、-29.06％、0.56，青海湖逐月水位模拟的NSE、PBIAS和RSR分别为0.81、0.004％、0.43。　　(4)改进了模型的植被参数方案。原始植被参数方案按照土地覆盖类型设置植被覆盖度、参考作物系数和最大叶面积指，参数的敏感性极强，本研究以MODIS(ModerateResolution Imaging Spectroradiometer) LAI逐网格估算植被的最大叶面积指数，以MODISNDVI逐网格估算并实时更新植被覆盖度和参考作物系数。改进方案明显提高了布哈河径流模拟效果，很大程度地降低了植被参数的敏感度与不确定性，也降低了模型对高精度土地利用类型数据的依赖。　　(5)分析了2004～2013年流域水循环要素的变化特征，定量评估了气候变化和植被变化对青海湖入湖径流和水位变化的影响。流域陆面降水、蒸发和径流均呈现增加趋势，流域蓄水量基本不变，径流量的多少决定于流域的降水量和蒸发量。湖面降水的增加、湖面蒸发的减少以及入湖径流的增加使湖面蒸发持续小于入湖补给，是近十年青海湖水位持续上升的直接原因。降水的增加对青海湖水位上升的贡献最大，其贡献率为30.1％;气温、空气湿度、风速、日照时数、太阳辐射以及植被指数的变化对湖位变化的影响不大，其贡献率均不到10％。