水热平衡及其变化是自然地理学的重要研究内容，其中植被变化对水热平衡的影响是水文水资源界广泛关注和讨论的焦点。植被变化可改变水量平衡和能量平衡过程，进而影响流域水资源的可持续利用以及社会经济的发展。如何准确、快速地获取植被时空变化信息，客观评估植被变化对径流变化的贡献，探究其对流域水热平衡的影响机理，成为流域水资源研究的重要科学问题。开展该方面的研究可有助于深化水循环过程对植被变化响应的认识，并能为流域水资源战略制定提供理论参考依据。　　本文选取植被变化显著的黄河中游为研究区，分析了上世纪80年代以来植被空间变化格局，并探讨了植被变化对径流变化的贡献，通过构建反映植被变化信息且耦合水热平衡的分布式水文模型HIMS-VIH(Hydro-Informatic Modeling System-Vegetation Impacts on Hydrology)，模拟了水分和能量要素，阐明了植被变化对水热平衡的影响，揭示了黄河中游近年来径流变化的机理。主要成果如下:　　(1)分析了近30年黄河中游水文气象特征。气象方面，净辐射呈先增加后减少趋势;风速在1995年后呈下降迅速，且在2000年后趋缓;温度呈增加趋势，且2000年有停滞现象;水汽压差呈增加趋势，且2000年后趋缓。水文方面，与1980-1999年相比，2000-2013年的降水增加了1.7％，而对应时期的径流量却下降了33.1％，径流系数减小，而蒸散发系数增加，表明近30年来黄河中游水热特征已发生了显著变化。　　(2)分析了植被变化信息及其对地表参量的影响。对5个时期而言，各土地利用类型空间格局变化不明显，但不同地类间的转换速度、方向和稳定状态却发生了显著变化，主要体现在耕地向林地的急剧转化，尤以河龙区间（河口镇至龙门区间）转换显著。植被恢复工程使得流域NDVI和LAI显著增加，反照率呈下降趋势，发射率增加，表明黄河中游植被发生了显著变化，并影响了地表参量。　　(3)阐明了人类活动和气候变化对径流变化的贡献，揭示了植被变化是影响径流变化的主要因素之一。植被恢复工程实施后，黄河中游还原径流在2000年后呈锐减趋势。归因分析发现，以植被变化已成为2000年后黄河中游12个代表流域径流变化的主要因素之一，表明植被变化已深刻地改变了黄河中游水循环过程。　　(4)研发了反映植被变化信息的水热平衡模型HIMS-VIH，该模型对水热要素模拟性能优越。针对传统水文模型对植被变化信息对水热平衡影响模拟的不足，研发了可反映植被变化信息的水热耦合模型HIMS-VIH。该模型模拟径流与还原径流的纳西效率系数在0.55左右。与点尺度通量观测蒸散发对比，模型模拟蒸散发性能较好，在长武试验站相关系数达到0.79。模型模拟与土壤监测的土壤湿度具有较高的一致性。HIMS-VIH模型能够较精确、可靠地模拟水分和能量各要素，达到了实际应用的水平。　　(5)揭示了植被变化对水热平衡影响的机理。植被变化增加了净辐射，改变了潜热、显热的分配比例。蒸散发系数增加，其中土壤蒸发下降，植被蒸腾增加，冠层截留蒸发增加。植被变化导致净辐射增加了3.53％，潜热通量占净辐射的比例增加，而显热比例下降，改变了能量平衡。12个流域中，有11个流域的径流系数下降，而蒸散发系数增加，两个系数在工程前后差别显著。工程实施前后，土壤蒸发比例由54.29％下降到41.71％，植被蒸腾由39.25％增加到50.05％，而冠层截留蒸发由6.46％增加到8.24％。植被变化所导致的叶面积指数增加，改变了“降水-截留-蒸散发-下渗-产流”关系，导致了径流的显著下降，从机理上解释了径流下降的原因。