作为第9个国家中心城市,西安是引领西北地区开发,培育发展关中平原城市群的核心。西安城市化的快速发展,城市规模急剧扩大,使得西安土地利用格局发生了显著变化,改变了城市下垫面条件,使得降雨、入渗、径流等水循环过程发生了深刻变化,直接影响了城市水系的格局与形态,引发了一系列城市水文和水资源问题,因此开展对西安市城市化对流域下垫面、河流水系以及水文特征的影响研究十分必要。通过调查与收集资料,查阅相关文献,并借助ArcGIS、ERDAS、ENVI等软件,将1995、2008、2016年TM/ETM+遥感影像分为城镇建设用地、耕地、水域、园地、林地和未利用土地6种类型,在不同时期土地利用变化基础上建立SCS流域水文模型,并计算出不同时期不同土地利用类型的径流量;并重点研究城市化对河网水系影响最大的沣灞河流域,利用ArcGIS与TauDEM的水文要素及水系提取技术分析了1960s、1990s、2010s三个年代的水系格局与水系河网特征变化,还研究了西安城市化进程以来对沣灞河流域的降雨、径流等影响,研究成果如下:(1)从收集的资料统计分析来看,从建国尤其是改革开放至今,西安城市化在人口、经济、城镇比重等多方面均表现出快速增长。利用ERDAS、ArcGIS、ENVI等软件对遥感影像进行解译,发现在1995~2016年期间,西安城镇建设用地、园地面积增加,而耕地、未利用地减小,大部分耕地、未利用地转为城市建设用地,使得城市下垫面发生了剧烈变化,城市下垫面下渗能力与含蓄能力随之发生了变化。基于SCS-CN模型,对西安市不同时期下各土地利用变化引起径流量变化进行模拟,发现总径流量呈现增大趋势,并分析得出城市建设用地的增大与耕地、林地的减少是导致了总径流量增大的重要原因。(2)对比分析1960s、1990s、2010s不同时期河网水系情况,发现河网密度与河网复杂度、河流平均长度比与分支比等都呈现减少趋势,而水面率近年来有所回升。统计分析得出其河网结构变化有以下特征:水系发育具有一定的自相似性,河道数目、河道平均长度与河网水系级别均存在指数关系;相对于建国初期水系结构整体明显趋于简单化,从河流不同等级的数量与长度可以看出主干河流从数量与长度都呈现增加;城市化程度越高的地区,河网密度减少、长度面积比、河网复杂度下降极为明显,野外调查发现沣灞河上游整体河道长度缩减,部分河段河道拓宽,河网形态发生很大改变。(3)从年雨量增幅、增雨系数以及城郊降雨量差率发现汛期雨量下降速率明显比年雨量降速大,说明城市化对汛期降雨量的影响比年雨量的大;城市化还增加了城市区域强降水发生概率,对年降雨日进行M-K与滑动T检验突变分析,发现在1990年和2009年发生突变;利用沣、灞河典型水文站1956~2015年长序列月径流量资料,研究分析可知城市化造成了冬季径流量上升,春季径流量下降;Cu、CR、C_V曲线趋势说明城市化西安河流径流集中分布的特性明显变弱;通过对沣河、灞河降雨、径流的突变分析,可知其突变点均发生在20世纪70年代末、90年代中后期,正是城市化发展的突变时期。综上所述,种种迹象表明西安河流的水文效应变化与西安城市化密切相关。