变化环境下的流域生态水文研究已经成为21世纪水科学研究的热点，森林试验流域作为一种研究森林管理方式对径流量影响的方法在世界上被普遍采用。植被变化在流域水量平衡中起了重要的作用，植被变化和气候变异的水文响应研究为流域管理者制定可持续发展计划提供参考。以试验流域为纽带，系统研究植被变化和气候变异对径流的影响具有十分重要的意义。生态水文响应研究非常注重尺度效应，把在小区域试验流域研究应用的方法和获得的结论向其他不同尺度流域转换，是现代生态水文学研究的一大挑战。　　 针对现在生态水文学研究中存在的问题，基于前人的研究，本文在植被变化和气候变异影响下的流域生态水文响应领域开展研究工作。主要研究内容与创新点如下：　　 (1)对比试验流域径流量变化特征研究　　 以澳大利亚、新西兰和南非的7个对比试验流域为例，应用统计方法分析植被变化对径流量变化特征的影响。　　 非参数Mann-Kendall检验和Pettitt检验用于识别年径流深序列的趋势性和变点特征。大部分流域检测到了统计上显著的单调趋势，年径流深序列在植被变化后的3-10年时间里出现了统计上的变点。交点的出现与径流深序列的均值，方差及分布状态有关，且与变点前期相比，变点后期径流量在伐林流域增加而在造林流域明显减少。标准化日流量历时曲线(FDC)研究得出了三种植被变化的流量响应模式：干燥伐林流域模式、干燥造林流域模式和湿润造林流域模式，流量频率在造林流域的变化相对稳定。对比流域径流深序列的趋势、变点和FDC分析反映了流域植被变化的重要影响。　　 (2)对比试验流域植被变化的生态水文响应研究　　 植被变化对流域径流产生了重要的影响。对比流域方法是植被变化生态水文响应研究的基础。在径流量变化分析基础上，应用对比流域数据，分析评价植被变化的水文响应估算方法，并基于对比流域寻找对比流域方法的可能替代方法，进一步区分植被变化和气候变异的生态水文响应。　　 对比流域方法和时间趋势分析方法的应用在多数流域具有较强的一致性，且植被变化历史验证了植被变化是多数流域径流量变化主要影响因素的结论。对比流域方法和单流域方法的成功应用取决于标准期准确而长期的径流量数据。基于水文响时间分析，提出并验证了利用径流深序列统计变点划分模型标准期的选择方式，为研究植被变化前期资料短缺流域的植被变化影响提供了依据。气候变异对径流量变化的影响通过敏感性系数方法估算，该方法基于降雨量和潜在蒸发变化估算气候变异对径流量变化的影响。结合气候变异和植被变化是影响流域径流主要因素的假定，试验流域估算结果表明，三种方法达到了较好的一致性。时间趋势分析方法和敏感性系数方法作为单流域方法提供了对比流域方法的灵活替代方法。　　 (3)不同空间尺度试验流域生态水文响应研究　　 针对一系列面积不同的试验流域，研究不同空间尺度流域植被变化水文响应的共性和特殊性，进而探讨小尺度试验流域得出的结论是否适用于大尺度流域。应用模型模拟方法估算植被变化的水文响应，并选用具有稳定植被条件的时期作为标准期。在造林流域，标准期分别由植被变化和年径流深序列统计变点确定，而在伐林流域应用反过程进行模型校准，即应用伐林后期数据校准模型。　　 水量平衡模型在多数流域模拟效果良好，模型模拟方法成功估算了大小尺度流域因植被变化引起的径流量变化，验证了其作为一种单流域方法的适用性，并表现出了该方法在处理复杂大流域问题上的优势。本研究中大尺度流域植被变化对径流量变化的影响与小尺度试验流域的结论相吻合，即伐林增加径流而造林减少径流，且径流量变化与植被变化面积比例间存在一定的线性关系。试验流域研究为大流域植被变化对径流量变化的影响研究提供了重要的参考信息，为流域管理决策提供了重要依据。　　 (4)生态脆弱流域人类活动和气候变异的生态水文响应　　 由试验流域推广到一般复杂流域，以生态脆弱区--黄河上游为例，尝试应用试验流域验证的方法分析估算人类活动和气候变异在复杂流域的水文响应，并借助试验流域植被变化和气候变异影响的划分方式探讨人类活动和气候变异对径流变化影响的贡献。　　 结果表明，近30年来黄河上游径流量出现了明显下降趋势，多数流域径流序列在80年代中后期出现变点，多年平均流量历时曲线在径流量变化前期和后期也出现了明显的变化。径流量变化对降水变化比对潜在蒸发(PET)变化敏感，降雨量和PET引起的气候变异影响在吉迈以上较小，而吉迈以下至兰州控制流域的影响较大，占径流变化的50％左右。人类活动对径流的影响在各控制流域约为40％左右，唐乃亥以上流域影响程度相对兰州控制流域低。气候变异和人类活动是影响黄河上游径流量变化的主要因素。