锡林河流域作为我国高原内陆河草原流域最具代表性的区域,随着气候变化和人类活动强度的加大,高原内陆河草原流域水资源短缺,生态环境日趋恶化,许多流域的水文过程均发生了不容忽视的变化。学术界将流域径流量发生变化归因于气候和人类活动综合作用的结果,因此,定量分析气候变化和人类活动对高原内陆河径流的影响以及模拟径流的时序演变过程已经成为21世纪水文水资源科学家研究的焦点。本文以内蒙古半干旱内陆河草原流域作为典型研究对象,基于水文、气象和社会经济等数据,利用累积距平法、双累积曲线法、改进的M-K趋势检验法、累积量斜率变化率比较法和小波变换法等方法进行了锡林河流域径流演变规律的分析,定量计算了气候变化和人类活动对径流变化的贡献,并对径流的时序演变过程尝试采用BP神经网络模型和SWAT模型来进行模拟,旨在探讨以锡林河流域为代表的北方半干旱地区社会经济发展中的流域水文效应。主要结果如下:1.从年代尺度看,锡林河流域年径流在20世纪90年代最大,在21世纪初最小,尤其是21世纪初相对于20世纪90年代减少了54.90%。在年时间尺度上,流域的径流量多年来呈现显著减少的趋势,2012年径流量达到最大值,在具有最大降水量的年份没有最大径流量,而具有最小降水量的年份具有最小的径流量。在季时间尺度上,丰水季的径流量明显小于枯水季的径流量,但丰水季的降水远大于枯水季的降水,这可能是流域融雪和河网的储冰解冻形成春汛使流域径流增大引起的。总体来看,在变化环境下,无论时间尺度如何,锡林河流域径流在1963-2015年呈现显著的下降趋势。2.变化环境下锡林河流域年径流量呈现显著的下降趋势,而降水的整体变化趋势不明显;1998年之前的降水-径流关系与1998年之后的降水-径流关系呈现不同,自1998年以来由于人类活动进程的加剧改变了天然径流的机制和变化规律;年径流量和枯水季径流量存在6年和25年左右的变化周期,丰水季径流在分析序列中不存在显著周期,遵循一个更大的周期变化。3.人类活动主要影响着不同时间尺度(水文年或季)的半干旱草原流域径流的变化特征。锡林河流域年径流与气候因素中的降水量、相对湿度呈显著正相关,与蒸发、全部人类活动因素呈显著负相关;丰水季径流与气候因素中的降水量、降水天数、最大降水强度、平均降水强度和相对湿度呈显著正相关,与风速和温度呈显著负相关,与人类活动所有要素呈显著负相关;对于枯水季径流,与气候指标中的相对湿度呈显著正相关,与温度呈近负相关,与人类活动中的人口、GDP、PIP和SIP呈负相关。4.造成锡林河流域径流减少的关键因素是人类活动,它对径流减少的贡献率为59.66%,人口增加、畜牧业及工业发展等社会经济因素共同影响着流域的径流。气候波动对于径流减少的贡献率为40.34%,对于研究流域径流的减少趋势贡献相对较小。5.基于统计相关检验筛选的模型模拟输入因素,以BP神经网络模型实现了锡林河流域径流量与气候和人类活动因素之间非线性函数关系的模拟,取得了较好的模拟效果,表明神经网络模型对流域径流量时序演变模拟的总体适用性较好,尤其在无法实现分布式水文模拟时,可以考虑在该流域应用此方法。6.基于锡林河流域的水文气象数据、DEM数据、土壤及土地利用数据等建立了流域的SWAT模型,对锡林河流域的年径流量进行模拟,结果显示:径流模拟效果的评价指标效率系数(Ens)、决定系数(R2)和相对误差(Re)分别在0.64-0.67、0.61-0.64和14.8%-19.6%之间,此结果表明实测径流量与模拟径流量具有较好的拟合度,模拟的结果较为满意。