由于全球气候变暖以及人类活动的影响,对气候变化较为敏感的黑河流域水资源情势发生了很大的变化,莺落峡以上的黑河上游,是黑流干流的主要产流区域,降水、温度又是与径流息息相关的水文要素,因此有必要对降水、温度、径流进行研究,分析他们之间的关系,以便为流域水资源的合理开发利用提供理论依据。本次通过收集黑河流域上游札马什克、祁连、莺落峡三个水文测站的实测月径流资料,并与野牛沟、祁连气象站的降水、温度相结合,在对资料进行可靠性、一致性、代表性审查的基础上,首先运用差积曲线分析各个站点的降水、温度、径流的变化特性；并采用Mann-Kendall秩次相关检验法、有序样本最优分割法对降水、温度、径流系列进行变异性分析,研究其变化趋势；再对降水、温度分别与径流相关关系进行分析,找出其原因。对比不同的径流、降水和温度数据对特异点形成原因进行分析。最后,运用分析所得,选取合适的数学模型对径流量进行模拟。通过累积距平、Mann-Kendall检验、有序样本最优分割等方法对野牛沟、祁连1960-2009年的气温、降水量以及同期札马什克、祁连(1970-2009年)水文站的实测径流监测数据进行分析。降水方面：野牛沟、祁连降水均呈现增加趋势,平均每年分别增加0.12mm和0.91mm；有序样本最优分割显示野牛沟降水在1971年、1975年、1998年、2003年存在有不明显的突变,M-K检验结果与有序样本最优分割一致,显示2007年降水突变趋势最为显著。而祁连的有序样本最优分割法显示,除在1974年、1988年、2003年、2008年存在有不明显的突变外,并不存在显著的突变点。祁连经M-K检验后变化趋势较为复杂,没有检出明显的突变。温度方面：野牛沟气温与祁连气温均呈现明显上升趋势,平均每年均增加0.03℃。进行突变检验后发现野牛沟与祁连的温度突变趋势十分明显,具有明显的一致性,有序样本最优分割和M-K检验均显示在1997年两地温度均发生了由低到高的显著突变,且温度升高的趋势还在继续增大。径流方面：札马什克的径流总体呈现上升趋势,平均每年增加0.022亿m3。有序样本最优分割显示在1981年、1989年、1998年存在有不明显的突变,M-K检验结果与有序样本最优分割均显示2007年为突变趋势最为显著的一年,与降水资料的突变情况基本一致。祁连径流量呈现明显的增加趋势,平均每年增加0.035亿m3。进行有序样本最优分割后发现在1980年、1982年存在不明显的突变,在2003年存在显著的突变。而M-K检验显示序列从1981年开始发生了不明显的增加趋势,该趋势在1995年之后开始逐渐增大,这也与有序聚类的分析结果相吻合。莺落峡径流总体呈现上升趋势,平均每年增加0.086亿m3。通过有序样本最优分割后发现,1974年、2003年存在不明显的突变趋势,M-K检验和有序样本最优分割均显示序列在1981年左右开始发生不明显的增加趋势,其间有多次的增加减少趋势交替出现,在2003年之后径流增加趋势明显增大。通过降水和径流的相关性分析发现黑河上游地区6-9月的降水是同期径流量主要补给来源,相反的,1-5月、10-12月的降水对黑河上游径流补给较弱。通过温度和径流的相关性分析发现野牛沟地区由于1-3月、10-12月不足以形成一定规模的冰雪融水对径流进行补给,而6-8月降水是产生径流的主导因子,共同导致4月、5月和9月温度与径流的关系在该时段内最为显著。而祁连地区也是由于相同的原因导致月径流与温度相关关系最好的月份是3月和10月。札马什克、祁连以及莺落峡三站径流关系良好,径流量最大的年份均为1989年,札马什克和莺落峡径流最小的年份为1973年,而祁连径流量最小的年份为1979年。由于1988年降水量比1997年降水量大,该年降水形成的冰雪累积至下一年导致即使1998年野牛沟降水最大、温度最高,1989年降水补给和冰雪融水补给径流的总量却超过了1998年。通过对野牛沟、祁连气温、降水与径流量进行相关性分析,发现相关关系良好。将野牛沟和祁连降水、温度的平均值与莺落峡径流进行相关性分析,发现关系良好。将降水、温度作为输入变量,以径流量作为输出变量,建立多变量CAR模型后,发现模拟效果较好。