渭河是黄河的最大支流，发源于中国西部黄土高原西端，穿越秦岭和关中平原后在陕西省潼关汇入黄河。渭河流域孕育了八千年中华民族文明历史，早期的大地湾文化、马家窑文化、齐家文化均起源于渭河上游黄土高原区的甘肃境内。近50年来，甘肃境内渭河流域的水资源发生了巨大的变化，特别是河川径流的持续性减少，对渭河流域的经济社会发展产生了直接的负面影响。本文研究选取渭河上游甘肃段，是渭河的源头至甘肃和陕西交界之间的渭河干流区域，不包括渭河在甘陕边界以下的其它区域。　　 土地利用是人类活动最具表征的地理形式。千百年来，人类对土地的依赖和开发利用是社会进步和经济发展的主要支撑和重要途径，人类活动充分开发利用土地资源，在极大地促进了经济发展的同时，也对人类赖以生存的生态环境、气候环境和水环境产生了深刻的影响。目前的研究表明，林地、草地、湿地、灌溉用地、建设用地等用地类型数量结构与空间结构的变化都会对水的蒸发、降水、地表径流产生影响。气候变化不仅引起了生态环境的变化，也对经济社会的发展产生着深刻的影响。不同区域气候变化产生的结果并不相同，气候各要素的变化也不尽相同，对于生态环境以及经济社会的影响差别也很大。结合气候变化与土地利用的相互作用，研究气候因子、河流、土地三者之间的变化关系，深入探索其内在的变化规律，对于揭示气候变化和土地利用对渭河上游乃至黄土高原区河川径流的影响程度，都具有重要的意义。　　 本文根据渭河流域土地利用与覆被变化的特点，提取了流域土地利用遥感资料，将土地利用要素中最重要的林地面积以及草地覆盖、森林覆盖、居民用地等20种对径流变化有可能产生影响的类型作为研究对象，分析其空间和时间尺度上的变化以及对河川径流产生的影响。研究了区域气候变化(CC)&土地利用与覆被变化(LUCC)规律，确定了CC&LUCC趋势和变化程度，建立了水文模型分别研究了CC&LUCC对径流的影响，并将两个不同小流域的水文模型应用到全流域进行验证分析，进一步确定了CC&LUCC对径流的影响程度。通过分析两个代表性小流域——牛谷河和清源河流域的气候、水文、地质地貌、土地利用、社会经济以及最新的相关研究成果，分析了清源河、牛谷河两个小流域相同气候变化条件、不同土地利用及覆被变化的径流形成机制，并将两个小流域的水文模型按照相似土地利用及覆被类型应用于渭河流域中。主要得出以下结论:　　 1、气温的流域分布为由河源向干流递升且与地理高程密切相关，以天水市区中心为最高，向西南、西北、北部及东北方向辐射逐渐降低。土地利用及覆被变化不显著、气候变化对径流影响占主导作用，流域内降水呈现弱减少趋势、气温呈现持续性升高、径流呈现强减少趋势、径流趋势变化上游减小的速度小于下游。　　 2、建立了气温与径流系数的数学模型，模拟精度高，分析结果表明流域对气温的敏感度高。同时应用径流溯源理论分析了渭河干流径流的空间变化特征，结果表明1968年以前渭河流域径流空间分布呈扩张态势，1970年以后呈现出持续缩小的趋势，并且下游的缩小速度要大于上游。　　 3、渭河流域径流呈现出强减少的趋势性变化过程。1956～2008年系列变化趋势倾向率为-0.7384，53间平均以0.74m3/s·a的速度减少，每年的减小速度达到2.05％，平均计算53a共计减少了12.34亿m3。　　 4、渭河干流各水文站的年径流过程变化趋势均为负倾向率且从上游到下游负倾向率逐步加大，下游北道站的径流过程变化趋势倾向率为-0.7384，中游武山站的径流过程变化趋势倾向率为-0.2966，上游渭源站的径流过程变化趋势倾向率为-0.0062。从径流溯源度多年平均变化过程看，1968年以前渭河流域径流空间分布是扩张的态势，1970年以后呈现出持续性缩小的趋势，并且下游的缩小速度要大于上游。