气候变化影响着径流形成过程，驱动水平衡分量的时空变化，改变极端事件发生频率，影响区域水资源分布。径流过程具有时间尺度效应，不同时间尺度径流对气候变化的响应有所差异。分析流域径流对气候变化的多时间尺度响应为评估变化环境下我国水资源空间格局的变化提供了研究基础，也为揭示不同气候变化条件下极端洪旱灾害的规律提供了科学依据。　　本文以太湖上游西苕溪流域为研究对象，基于分布式生态水文模型VIP，构建了考虑泄流设备对泄流流量影响的水库模块，拓展了VIP模型的模拟功能;采用日降水降尺度方法，将模型改进成为变雨强小时尺度产流;利用VIP模型对西苕溪流域生态水文过程进行了模拟，分析了流域历史和未来水平衡分量以及洪水频率的变化，并且对比分析了流量过程对降水日数和降水变异变化的响应规律。同时基于Budyko水热平衡经验模型，采用求全微分方程的方法对比了不同气候区三个典型流域年径流变化以及主导气候要素的差异。　　本研究获得的主要结论如下:　　(1)构建了考虑泄流设备对泄流流量影响的水库模块，并设定了水库基本调度方案，采用实测年径流、月流量和日流量数据进行验证，表明改进后VIP模型对流域日流量和月流量过程模拟精度有较明显提高;采用卡方分布描述的日降水降尺度法将VIP模型日产流过程改进为变雨强小时尺度产流，改进后VIP模型对流域径流具有较好的模拟能力。　　(2)对西苕溪流域水平衡分量的时空变化及未来响应分析表明，1960-2009年西苕溪流域平均年降水和年径流深分别以4.14 mm a-2和3.36 mm a-2的速率显著增加，年蒸散发变化率为0.3 mm a-2，趋势不显著。流域降水与地表径流由南向北递减，蒸散发分布与土地利用格局相似。降水和地表径流年际变异较大，且在各土地利用类型间相似，而蒸散发年际变异小，但在水田和旱地的变异程度大于其他土地利用类型。A1B情景下2011-2030和2031-2050年，流域蒸散发将增加7.0％和11.6％，地表径流增加24.3％和35.4％，总径流深增加19.1％和26.6％，流域降水转化为径流的能力相应增强。　　(3)以年最大日流量为表征，分析表明未来A1B情景下洪水量级和频率较基准期增加，极值事件数量和程度有所增加。不同时间尺度流量过程对不同降水变化的响应表现为:降水日数增加时，月流量增幅小于月降水增幅，次洪洪峰流量增幅小于次洪洪量增幅，小于次降水增幅。降水变异增大时，月流量极值次数增幅大于月降水，次洪洪峰流量极值次数增幅大于次洪洪量极值次数增幅，大于次降水极值次数增幅。总降水量相同时，降水变异较大的降水方式产生的径流平均值和极端值均较大，将为西苕溪流域防洪带来更大风险。　　(4)基于Budyko水热平衡经验模型对不同气候区流域年径流进行模拟，结果表明经验模型与VIP模型模拟的西苕溪流域年径流（Rvip和Rjy）多年变化趋势与年际波动过程相似且具有显著相关性(R2=0.894)，但差异较大(RMSE=226.3 mm a-1)，Rvip相对较低。利用求全微分方程方法对流域间径流变化进行归因差异分析，结果显示1960-2008年，松花江和子牙河流域平均年径流分别以-0.482 mm a-2和-1.507 mm a-2的速率减少，西苕溪流域年径流则以1.415mm a-2的速率增加。松花江、子牙河和西苕溪流域各气候因子对径流变化的贡献顺序分别为:温度＞降水＞风速＞水汽压＞日照时数，降水＞温度＞水汽压＞风速＞日照时数，降水＞温度＞日照时数＞风速＞水汽压。降水和温度的长期趋势性变化成为三个流域年径流变化的主导因素。