本文以天山森林生态系统定位研究站为依托，于2012年6-9月，以天山中部林区人工林、灌木林、天然林13种林分（对照裸地、草地）为研究对象，采用径流小区法对试验区内的土壤可侵蚀性、降雨动能以及各林分条件的产流时间、产流过程、地表径流、土壤侵蚀特征进行了监测分析，对各林分条件的水土保持作用进行了定量评价，最终利用Brook90模型对研究区小流域上游林分变化对地表径流的影响进行了模拟。研究结果如下：（1）研究期间降雨量较少但降雨动能差别较大，产流过程与降雨过程呈现对应关系，产流时间和雨强相关性显著。研究区地表径流以超渗产流为主，各样地产流特征呈现：裸地>草地>中林龄2>中林龄1>人工林1>灌木林2>灌木林1>幼龄林>人工林2>人工林3>人工混交林>中龄林3>近熟林>成熟林>中龄林4；裸地与林地的差值在6.23-11.23m3/hm2之间，各林分间差值在1.21-5.09m3/hm2之间，地表径流消减率的天然林为35%-100%，人工林为30%-90%，灌木林为40%-80%。（2）各样地产沙特征呈现：裸地>草地>中龄林2>中龄林1>幼龄林>灌木林2>人工林1>灌木林1>人工林3>成熟林>人工林2>人工混交林>中林龄4>近熟林>中林龄3；裸地是林地的2-6倍，各林分条件在1-2.5倍之间。天然林减沙率在20.6%-100%，人工林在26.3%-91.5%，灌木林地在40%-70%之间。（3）产流与雨量相关性显著而产沙与雨强相关性显著，产沙量与产流量呈指数函数关系。（4）利用灰色关联法对产流、产沙的影响因素进行分析，对于产沙而言，各影响因素大小关系呈现：降雨量>林分密度>冠层活枝高度>枯落物厚度>郁闭度>坡度；对于产流而言呈现：降雨量>枯落物厚度>郁闭度>林分密度>冠层活枝高度>坡度。不同林分生态水文功能，天然林呈现：中龄林3>近熟林>中龄林4>成熟林>幼龄林>中龄林2>中龄林1特征；人工林为：混交林>透光伐抚育林>修枝抚育林>未抚育林；灌木林为：盖度0.6>盖度0.8。（5）利用主成分（PAC）分析法对各林分水源涵养功能进行了评价，结果显示；林分生长因子在研究区水源涵养评价中起主导作用；龄林为中龄林、近熟林，林木密度在1100-1400株/公顷，郁闭度在0.6-0.7，乔木树高在16-18m，胸径20-23cm之间生长状况下的天然林水源涵养功能达到最佳；人工林混交复合层水源涵养效果要优于单层，人工林郁闭度为0.6-0.8，密度为2000-2200株/hm2，水源涵养功能较好。郁闭度和林分密度最能直接体现林分生长，因此对林分密度与产流量、产沙量；郁闭度与产沙量、产流量、降雨因子间的关系进行函数拟合。（6）利用Brook90模型对研究区小流域上游地表径流进行模拟，模拟结果精度较高，利用该模型对林分条件变化而引起的地表径流变化进行模拟，结果显示；当草地、裸地变为林地、灌木林后产流量可下降10%-25%，人工林成长为中龄林3时可减少30%的径流量。