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基于1961—2015年西营河流域格点月降水、月均温、日最高气温、日最低气温,1956—2015年九条岭水文站月径流流量数据,运用M-K趋势检验、M-K突变检验、小波分析、模型构建等方法,在综合分析西营河流域近55年气候与出山径流演变特征的基础上,深入研究出山径流对气候变化的响应过程,并对出山径流在不同气候变化情景下的未来趋势作出预测。结果表明:(1)1961—2015年西营河流域的降水量经历了“波动中下降—微弱增加”的过程,整体呈微弱增加趋势。年均气温与潜在蒸散发量均呈“先减后增”、整体增加的变化趋势,转折点均为1983年。四季降水量、年均气温与潜在蒸散发量均在波动中增加,降水量在2002年发生突变,年均气温与潜在蒸散发量均在1996年发生突变。三者存在3a、16a左右的共同周期;(2)1956—2015年西营河出山径流年平均流量经历了“缓慢减少—快速增加—快速减少”的变化过程,整体呈微弱下降趋势,1990和2002年为其突变年份。就季节而言,出山径流流量春夏减少秋冬增加,夏季为出山径流年平均流量下降的主要贡献者;(3)地表径流流量和基流流量分别占出山径流流量的66%、34%,二者与出山径流年平均流量变化过程一致,仅有秋季的地表径流流量呈增加趋势,夏季为地表径流年平均流量下降的主要贡献者。基流流量春冬增加、夏秋减少,春季为基流年平均流量增加的主要贡献者。出山径流、地表径流、基流年平均流量均在2002年发生突变,与降水量突变的年份一致,气候要素与径流存在3a、16a左右的共同周期,西营河年径流深与年降水量呈现较好的正向同步变化特征,而其与年均温、年潜在蒸发量均呈现反向异步变化特征;(4)1961—2015年西营河径流系数平均值为0.551,秋季和夏季气象干湿变化对其水文干湿状况影响最显著。水文旱涝较气象旱涝具有明显的季节滞后性,夏秋较易发生水文干旱导致年际水文干旱频发;(5)出山径流、地表径流和基流对降水的响应程度均在秋季最强而在冬季最弱,不同时间尺度地表径流对降水的响应速度均快于基流对降水的响应速度,基流对降水的反应具有滞后性和不敏感性;(6)潜在蒸散发量与气温相同时,降水量的增加均会引起径流量的增加;降水量与气温相同时,潜在蒸散发量的增加均会引起径流量的下降;潜在蒸散发量与降水量相同时,年均气温升高会引起径流量的减少,夏季和秋季气温的升高会引起径流量的增加。年径流量和秋季径流量对降水量的变化最敏感,夏季径流对潜在蒸散发量的变化最敏感。