进入人类世以来,气候变化和土地利用变化呈现加速的趋势,对于全球水循环势必产生重要的影响。南水北调工程是中国水资源科学调配、缓解中国北方地区水资源危机的重点工程。南水北调中线跨越长江、淮河、黄河、海河,自2014年12月通水以来,由丹江口水库陶岔渠首调水,当前多年平均调水量60亿m3,已累计向华北地区调水361亿m3。在气候和土地利用变化背景下,工程水源地径流变化机理以及未来水资源变化趋势需要深入的研究。本文在收集南水北调中线工程水源地丹江口水库上游气候、地形、土壤、植被数据的基础上,通过耦合大尺度分布式VIC水文模型和Dinamica EGO模型,结合情景反推法设计的不同模拟情景,实现水源地历史径流变化的归因工作。此外,通过利用降尺度后的IPCC5的气候模式的2个气候情景（RCP4.5、RCP8.5）以及不同情境下的未来土地利用数据,进行研究区未来径流变化的模拟。在此基础上,通过变异范围法探究未来极端径流趋势。主要结果如下:（1）在1979-2018年间研究区“暖干化”趋势的背景下,研究区径流每年下降4.39 m3/s,主要体现在雨季径流的下降。交叉小波分析表明降水、温度和潜在蒸散发对研究区径流产生不同程度影响,其中降水是径流变化的主要气象影响因素。研究区径流对城镇和建设用地变化的敏感性最高,其次是灌丛、旱地、水田和草地,对林地变化敏感性最低。（2）基于耦合模型框架的归因分析结果表明,气候变化是南水北调中线工程水源地径流变化的主要驱动力,在1980年代到1990年代、1990年代-2000年代、2000年代-2010年代分别影响99.7%、108.2%和102.1%的径流变化。此外,气候变化可以加强或减弱径流对土地利用变化的响应。（3）经济优先发展情景下,未来（2025-2070年）丹江口入库多年平均径流与历史时期（1979-2018年）相比增加25%-33%。生态优先发展情景下,丹江口入库多年平均径流降低0.38%-6.01%,其中在RCP4.5情景下,2050年之后降低趋势有所缓解。尽管生态优先发展情景增加了区域的植被用地面积,能够滞存更多的水量,但是在未来降雨和温度较大波动的影响下,未来研究区将会面临更大的洪涝灾害威胁。本研究针对南水北调中线工程水源地历史气候和径流规律做了系统分析,并在此基础上将径流变化机理进行了科学的探究,研究结果对南水北调中线工程以及其他类似环境区域的径流管理具有重要的指导意义。特别值得注意的是未来研究区旱涝灾害存在增加的趋势,在气候变化的背景下,针对径流对土地利用变化的敏感性进行科学合理的情景配置将能够有效的缓解极端径流风险。