在当前社会经济发展、人口持续增长、全球气候变化频繁的大环境下,水资源问题日益凸显,已经成为制约全球特别是我国社会经济可持续发展的一大瓶颈。珠江是我国第二大河流,珠江流域幅员辽阔,下垫面地形、地质、植被等复杂多样;珠江三角洲地区更是我国经济核心,人口密度大,抵御极端气候事件能力低,更容易蒙受重大社会经济损失。科学地对珠江中上游流域进行水文过程模拟、未来气候趋势预估以及未来水资源预测对珠江流域水资源的合理配置和可持续发展具有重要的指导意义。因此,本文以漓江流域为研究对象,围绕喀斯特地区水文过程模拟开展喀斯特-新安江水文模型研究;以珠江中上游流域为研究对象,引入VIC-3L分布式水文模型和SDSM统计降尺度以及CanESM2气候模式开展变化环境下的未来气候预估及水文响应研究。主要得到以下结论:(1)为提高对岩溶地区水文过程模拟与预报精度,本文搭建了一种适用于喀斯特地区的喀斯特-新安江水文模型,并将模型应用于漓江流域,将喀斯特-新安江模型与传统新安江模型从各个水源模拟结果与退水过程模拟结果进行对比分析,表明喀斯特-新安江模型的模拟结果更加符合喀斯特地区的水文特点。(2)利用VIC-3L分布式水文模型对珠江中上游流域进行建模,通过坐标轮换法对模型参数进行率定,并以多种评价指标对模拟结果在日尺度上和月尺度上进行评估,评估结果表明,所有指标均达到精度要求,VIC-3L水文模型可以适用于研究区域的径流模拟,该模型可以用于该区域在未来气候变化下的水资源响应研究。(3)通过SDSM模型与CanESM2气候模式对珠江中上游流域在三种气候情景下的未来降雨、气温进行预估,并利用搭建好的VIC-3L模型对研究区域未来径流量进行预估,结果表明,三种情景下未来降雨均呈现为波动稳状态,年际降雨量相对基准年波动动比例在-24%-29%之间,未来极端降雨事件的发生概率将会增加,各情景下长期降雨总量相对基准期均略微增加。RCP2.6情景下最高气温、最低气温均呈现稳定趋势,RCP4.5、RCP8.5情景下气温呈现明显上升趋势,未来春、夏季节的最低气温会呈上升趋势,秋、冬季节相反。各排放情景下的径流量相对基准期流量均有所减少,流量丰、枯年份交替明显,上下变幅大,各情景下径流呈现波动稳定趋势,21世纪中后期年内流量高峰将发生转移,至6月,将使该月洪水事件的概率大大提升,21世纪后期7-8月份流量将会减少。