太行山区属于我国北方土石山区，是京津冀大中城市及华北平原的水源保障与风沙屏障，对于维持区域生态安全具有重要作用。近年来，水资源短缺及其相关的环境问题已经成为区域社会和经济发展的重要挑战，引起这些问题主要的驱动力是气候变化和人类活动。当前迫切需要科学认识太行山地区的径流演变规律，甄别径流变化的驱动因子，分析其驱动机制，科学模拟与预估该区域径流变化规律，从而为太行山地区制定水资源可持续利用规划提供科学支持。　　基于流域长期的水文气象资料、下垫面数据、遥感数据，借助各种统计检验方法、统计回归方法、水文模拟方法、全球气候模式等，在分析气象要素和径流时空变化规律的基础上，揭示气候变化和人类活动影响下太行山区三个典型流域水文过程的演变规律，并对不同土地利用情景和未来气候变化情景下流域径流进行模拟和预估。　　本论文的主要研究内容和结论包括以下部分:　　(1)太行山区1955-2013年间的气温呈显著增加趋势，而降水则呈减少趋势，气候趋于干热化。MK突变检验结果表明年均温和年降水量的突变年份分别发生在1987年和1978年。1960s以来，各月平均气温呈上升趋势，增温幅度以冬季最为明显，达到了0.38℃/10a，并且整体增温幅度在1990s后明显增大，这与气温突变年份是一致的。降水量在夏季（7、8月）表现出明显减少的趋势，其他季节则变化复杂。　　(2)太行山区七个水文站年径流均呈减少的趋势，且突变点都出现在1984年之前。径流的年内分配十分不均匀，呈现明显的单峰变化，汛期和非汛期界线明显，各站的径流量从6月份开始迅速增加，到8月份达到最高，在10月份迅速消退，这主要与降水的年内分配不均有关。以突变点为界，张坊、微水和观台站干扰时段的平均月径流比天然时段明显减少，最大减少量发生在8月份，且所有月份的径流都相对减少了50％以上。太行山区1957-2012年的年径流系数每10年的减少率高达24.84％，且北部流域的年径流系数减小程度比中部和南部流域的要低。　　(3)选取北部的张坊流域，中部的微水流域和南部的观台流域构建SWAT分布式水文模型，对流域的水文过程进行模拟。结果显示SWAT模型径流模拟在张坊、微水和观台流域均有较好地适用性。　　(4)气候变化和人类活动对径流减少的归因估算的结果表明:基于校准的SWAT模型，张坊、微水和观台流域气候变化（人类活动）的贡献率分别为43.60％(56.40％)、36.61％(63.39％)和28.65％(71.35％)。基于气候弹性系数法，张坊、微水和观台流域气候变化（人类活动）的贡献率分别为40.84％(59.16％)、35.50％(64.50％)和30.02％(69.98％)。两种方法的估算结果比较一致，三个流域气候变化的贡献率都低于人类活动，说明人类活动是太行山区径流减少的主要影响因子，而且三个流域人类活动的贡献率从北向南逐渐增大，表明人类活动的影响程度从北向南不断增强。气候变化对径流的影响表明:夏季降水对径流变化的贡献远大于气温，而其他季节气温对径流变化的影响略大。　　(5)在退耕还林情景（坡度＞5°的耕地转为林地）和严重退化情景（＞15°的坡地转为裸地）下，对张坊、微水和观台流域的水文过程模拟结果表明:在退耕还林情景下，张坊、微水和观台流域的径流深分别减少了8.87mm、25.23mm和9.29mm，而蒸发量增加了11.72mm、10.18mm和36.26mm。退耕还林能有效的涵养水源，但同时会增加水分消耗，因此在今后退耕工作的统筹规划中，需要权衡和把握退耕还林比例，以便更好地利用水资源。在土地严重退化的情景下，张坊、微水和观台流域的径流深分别增加了19.66mm、22.64mm和19.66mm，而蒸发量减少了20.33mm、19.66mm和22.67mm。裸地保水持水的能力差，裸地扩张会加剧水土流失，而裸地的蒸发消耗基本都是表层的土壤水分，大部分的降水量都形成了下渗流和地表径流。　　(6)对CMIP5中15个气候模式历史时期的气温和降水数据评估结果表明，各气候模式模拟的气温和降水季节分布与气象站数据变化趋势一致，而模式集合平均的气温和降水数据的模拟效果最好。基于未来时期模式集合平均预估数据，21世纪太行山区气温在rcp8.5和rcp4.5排放路径下均呈显著增加趋势，而在rcp2.6排放路径下气温增温幅度较小。三种排放路径下，太行山区的年降水量整体呈微弱增加趋势，高排放路径下的年降水增长率较中低路径的增长率要大。　　(7)未来气候情景下三个典型流域径流模拟结果表明:三种排放路径下，三个流域年径流深呈不同程度的减少趋势。从月径流变化量来看，三个流域的月径流减少量均在7、8月份最高;从不同月份径流变化率来看，三种排放路径下张坊、微水和观台流域月径流变化率4-5月最高，说明春季径流对气候变化的响应更敏感。