中国西北地区经济和社会发展的最大制约因素是水。在全球变暖的背景下，出山径流量的变化对中下游地带的社会经济发展和生态环境保护有着直接和决定性的影响。因此，研究内陆河流域的冰雪水资源水循环机理和出山口径流量的未来变化趋势，对于保护利用源头水资源，进行中下游水资源优化配置有着重大的现实意义。本文以甘肃省石羊河流域为区域研究背景，围绕寒区分布式水资源系统模拟和未来水资源变化情景分析这两大专题展开研究。 文章首先介绍了西北高寒山区降水的水平垂直分布特征，针对山区降水与海拔具有强相关性，选用基于地理空间特征和回归统计的PRISM法对无资料地区降水进行空间网格插值计算研究。之后在对研究区分析的基础上，进行区域系统概化，确定寒区水循环系统的构成要素，并以GIS技术为支撑，通过DEM数字高程模型进行流域信息提取，构建考虑融雪机制的网格型松散结构分布式水文模型，在模型中探讨了地形差异对地面冷热源再分布以及对融雪出流量的影响，提出了基于网格坡向判断的融雪径流模型，并将其与分布式新安江产汇流模型进行耦合，从而构建具有完整体系的寒区流域水循环系统。应用该模型在寒区流域石羊河上游进行水资源模拟实例研究，结果表明所建模型结构合理，适合大尺度无资料高寒山区水文研究。最后，在石羊河现状天气状态的分析下，设置未来气候情景模式并以此作为分布式模型驱动，观测输出项冰雪水资源和出山径流量的未来变化趋势。 研究表明，在全球变暖的背景下，河西地区年平均气温多呈上升趋势，受其地理位置、海拔高度和径流补给类型的影响，石羊河产流区径流量会随气温升高呈下降趋势，因而应对中下游受水区制定相应的水资源规划调度措施。