本文以1951-2008年沙颍河流域水文气象站点资料为基础,分析了沙颍河流域58年来降水量、平均气温和径流量的趋势突变以及周期性特征;选用标准化降水指数、标准化降水蒸散发指数和径流干旱指数,通过对干旱频率、干旱空间分布、干旱指数适用性、干旱历时与烈度等方面的分析,研究了气候变化条件下沙颍河流域气象干旱与水文干旱的时空变化特征及水文干旱对气象干旱的响应关系,利用Copula函数,构建了沙颍河流域水文干旱历时、烈度和烈度峰值的三维联合分布,并计算了干旱多变量的重现期。主要研究成果如下:1.沙颍河流域年降水量呈现东南多、西北少的空间分布特征;上游及中游北岸地区降水大都呈下降趋势,中游南岸及下游呈上升趋势,尖岗站降水时间序列在2003年发生了突变,降水存在时间尺度为9a的周期性变化;流域各地年均气温介于14.47℃~15.26℃之间,气温呈上升趋势,在2003年发生了突变,存在时间尺度为9a的周期性变化;流域年流量呈显著性下降趋势,黄桥站流量时间序列在1976年发生了突变,扶沟站在1975年发生了突变,年流量存在时间尺度为9a的周期性变化。2.基于标准化降水指数和标准化降水蒸散发指数对沙颍河流域气象干旱特征进行分析,结果表明两种干旱指数下沙颍河流域干旱时空分布规律相似;两种干旱指数对干旱评价的结果与历史年的旱情存在一定的差异,标准化降水蒸散发指数对干旱的反映比标准化降水指数灵敏,更能准确的反映沙颍河流域干旱演变特征。3.基于不同分布类型计算得到的径流干旱指数,能够反映不同时间尺度上水文干旱的变化特征;以年为尺度,流域内贾鲁河水系发生干旱的频率最高,颍河水系的频率最低,干流上下游发生干旱的频率基本一致;利用游程理论对水文干旱进行识别,分析了干旱特征变量的分布函数和变量间的相关系数;水文干旱与气象干旱在12个月时间尺度上的相关程度最高,流域水文干旱滞后于气象干旱1-4个月。4.采用多种Copula函数建构了水文干旱特征多变量的三维联合分布模型,经拟合检验,Frank Copula对干旱特征变量二维联合分布的拟合效果较优,M3 Copula函数对三维干旱变量的联合分布拟合效果较优。干旱特征的单变量重现期值大于二、三维变量的联合重现期,小于二、三维变量的同现重现期。本文通过研究沙颍河流域气象干旱和水文干旱的时空演变规律,探讨了水文干旱对气象干旱的响应关系,分析了水文干旱多变量联合分布模型,旨在为该流域农业生产、生态环境保护、内河航运及水资源管理提供科学的理论支撑。