本文首先利用1979-2018年逐月ERA5再分析数据和长江流域水文站数据,采用多种统计方法研究了长江流域水循环各要素的时空变化特征,并基于水分收支方程分析了大气水分收支情况及流域蓄水量的变化特征。其次,利用水文模型（VIC）定量分析了气候变化和人类活动对长江主干流径流变化的贡献,接着利用区域气候模式（Reg CM4）探究了三峡水库对径流变化的影响。然后利用水文模型和区域气候模式搭建耦合预报模型,并对宜昌站2016年汛期径流进行季节预测。最后利用CMIP6中的12个高分辨率气候模式对长江流域径流的长期变化情况进行预估。得到的主要结论如下:近40年长江流域年蓄水量的减少趋势非常明显,其中长江中下游年蓄水量的减少占比较大。受到降水蒸发差年代际变化的影响,在20世纪80年代初到90年代末,流域年蓄水量偏多且呈现增长趋势,在21世纪初到10年代末,流域蓄水量偏少且呈现先减小后增大的变化特征,其中长江上游蓄水量在21世纪10年代后超过了全流域的蓄水量。受到降水等气候因素的影响,近年来宜昌站年最大洪峰流量呈现减少趋势,其中在20世纪80年代到90年代末缓慢减少,在21世纪初快速减少;大通站年径流量和最大洪峰流量在21世纪初也相对偏小。两水文站径流的变化与长江流域春、夏季降水相关性较高,进一步分析发现,中雨和大雨对宜昌站年径流量的影响较大,年最大洪峰流量与暴雨相关性高,而对大通站影响较大的是大雨和暴雨。在基准期（1980-1999年）,水文模型对于宜昌站和大通站年径流量和汛期径流量的模拟与观测接近,误差都在2%以内,但是在变化期（2001-2016年）水文模型对径流的模拟受人类活动的影响较大。其中宜昌站年径流量变化的85.17%受到人类活动变化的影响,气候变化的贡献率为14.83%;大通站年径流量变化的92.84%受到人类活动变化的影响,气候变化的贡献只占到7.16%。三峡水库对长江流域汛期径流的间接影响较小,对宜昌站和大通站的间接影响分别约为13.39%和18.68%。而水库对下游径流改变最大的是人为调控,对汛期洪峰的削峰率最高可达40%。耦合预报模型对2016年汛期预测的径流与观测径流的相关系数约为0.27,通过了99%的显著性检验;并且对宜昌站2016年6月10日和6月31日两个关键洪峰的发生时间具有一定的预测作用,但存在一定误差,这与三峡大坝的拦截有较大的联系。最后,12个高分辨率气候模式对长江流域逐月径流模拟的评估结果表明,对长江流域模拟效果较好的是EC-Earth3P-HR和IPSL-CM6A-ATM-HR,而IPSL-CM6A-ATM-HR和Had GEM3-GC31-HM对长江上游模拟效果较好。与近30年（1981-2010年）长江流域径流相比,在共享社会经济路径（SSP）中最高排放情景下,未来三十年（2021-2050年）,多模式预估的长江流域年径流量显著增加（约3.63%）,其中长江上游年径流量增大约为2.95%,在不同季节中,长江流域春季径流显著增大而秋季径流显著减小。