随着社会、经济的发展和人口的增长，水资源问题日益成为社会可持续发展的重要的环节。水文模型是对现实水文过程认识和概化的数学描述，是研究水文规律从而进一步达到对水资源合理配置的一种工具。 西北祁连山黑河山区流域是河西地区极其重要的水资源形成基地，其出山径流的变化对下游地区的社会经济和环境变化有着举足轻重的影响，运用科学的方法精确模径流过程是实施水资源管理促进当地经济发展的一项重要工作。本文依托导师张万昌教授主持的“973”国家重点基础研究课题：“中国水圈环境关键与典型事件时空尺度定量遥感信息系统与应用示范”课题和教育部科学技术重点项目“黑河流域生态和水文及其相互关系”，应用分布式水文模型模拟黑河山区流域的11年(1990年～2000年)逐日的径流过程，并对出山径流进行预测。 黑河山区属于半干旱、高海拔寒区，流域地形复杂，地域特征差异很大、土壤类型和植被覆盖的非均一性，对陆表水循环过程产生重要影响。流域给水来源复杂，为地表径流、地下径流和融雪径流混合补给类型，增加了径流模拟的复杂性。因此，选择具有较强物理机制的、分布式的SWAT模型对该地区进行长期的连续的水文过程模拟。在方法上，为了解决陆面地表非均一性问题，利用模型与GIS的集成系统——AVSWAT2000进行流域的空间离散，依照DEM、土壤类型数据图层和土地利用/覆盖类型数据图层，按子流域到水文单元的技术过程将整个流域进行空间子单元的划分，每个子单元地域空间用一组参数来描述其变化特性。在此过程中，充分利用了GIS技术对基础数据进行了预处理。模型充分考虑了流域特征参数在空间上的变化，所以模型参数较多，有些参数获取过程存在着评估的困难，使得参数值的输入具有很大的不确定性。为了解决模型参数问题，研究中对参数进行敏感性评价，计算出各类型参数的敏感性指数，按敏感指数的值将参数分成4类敏感级别。最后，分别对敏感级别高的地表径流、地下径流和融雪径流参数进行分时段的率定，减少了模型参数率定的盲目性。 工业的发展，温室效应的影响及气候周期性的变动，全球气候正发生着深刻的变化，水文过程对气候变化的响应是目前研究的一个热点问题。黑河山区流域位于中纬度的西北内陆祁连山中段，属于气候变化较激烈的地区，气候变化的直接反应就是气温和降水的变化。在对过去黑河出山径流模拟基础上，尝试研究未来出山径流对气候变化的响应。采用的方法是：给出降水和气温可能的变化幅度，对黑河山区流域的水文过程的进行预测。利用该地区10个气象站40多年的降水和气温资料分析该地区气温和降水的变化趋势，分析出黑河山区流域气温和降水的变化。使用假设条件下的未来8种气温和降水气象组合，将参数分别输入到SWAT模型中，模拟预测未来30年黑河山区流域8种水文过程结果。这些结果与过去的11年进行比较，分析出气候变化条件下，黑河水文过程的响应趋势。 通过上述研究，本文得出以下结论：(1)SWAT分布式水文模型利用了多个水文子模块模拟地表径流、地下径流和融雪径流，同时模型通过土壤温度来控制该地区冻土的计算，结果表明了模型在西北半干旱、高海拔寒冷山区多水源补给的地区有较好的适应性。(2)通过敏感性分析，有针对性地对SWAT分布式模型参数进行率定，减少参数调整的盲目性和不确定性，提高了模型运行效率。(3)在全球气候变化下，未来30年期间，黑河山区流域降水呈增加趋势，气温也将有所升高，这种气候变化使得黑河出山径流量呈上升趋势，出山径流增加的部分主要来自地下径流的补给。(4)GIS与水文模型的集成为分布式水文模型的构建提供了方便、快捷的方式。GIS能够为模型的数据输入、流域特征参数的提取和各类数据图层的管理、显示及模型运算提供重要的手段和强有力的空间数据支持。同时GIS在分布式水文模型中的应用丰富了GIS的内容，扩展了GIS应用范围。