研究径流在气候变化和人类活动影响下的变化量及其对影响因素的敏感性的空间分布特征,并对该分布特征进行归因分析,对水资源管理决策以及生态保护具有重要意义。本文以美国1003个集水区为研究区域,利用实测径流数据及气象数据,基于Budyko理论计算径流变化量及其弹性系数,采用具有较高空间预测性的18个径流特征指标及涵盖气候、地质、地貌、水文、土地利用/覆被、土壤等56个多类型、大尺度和高质量的集水区属性指标,借助主成分、K均值聚类、层次聚类、机器学习以及可解释机器学习等多种研究方法对美国内陆径流变化量及其弹性系数的空间分布特征进行归因分析。本研究的主要结论如下:（1）探究了美国内陆1003个集水区内径流变化量及其弹性系数的空间分布特征。总径流变化量（-36%/10a-56%/10a）、降雨引起径流变化量（-7%/10a-17%/10a）和集水区属性造成的径流变化量（-60%/10a-56%/10a）总体上呈现出东部增加,西部减少的趋势;潜在蒸发导致的径流变化量呈现出中南部增加,中西部减少态势（-4%/10a-19%/10a）;平均气温径流变化量不均匀分布（-240%/10a-430%/10a）。降雨、潜在蒸发弹性系数呈现出西部大,东部小特征（分别为1-2,-1-0）;平均气温弹性系数波动较大（-1--16）;集水区属性弹性系数分布较为规律,主要在-1.2-0。美国内陆9个生态区的分布可以大致解释径流变化量及其弹性系数的分布特征。（2）基于累积局部效应方法分析集水区属性与径流变化量和径流弹性系数之间的非线性性关系,并判断影响因素的重要性。除年均径流对径流变化量有重要作用之外,经度对总径流变化量和降雨径流变化量的影响不可忽视,年均草本植物覆盖率对潜在蒸发引起径流变化量有重要作用;降雨特征是对平均气温引起径流变化量影响最大。干旱地区的径流弹性系数较湿润地区大,年均径流是影响径流弹性系数最大的因子。（3）基于累积局部效应分析径流特征与径流变化量和径流弹性系数之间的非线性性关系,并判断影响因素的重要性。流量历时曲线斜率是影响总径流变化量和集水区属性径流变化量最重要的影响因子。径流系数、实际蒸发和年均径流是对降雨弹性系数影响最大的三个径流特征。年均径流是集水区属性弹性系数最大的影响因素。对集水区属性参数值最重要的径流特征是实际蒸发和径流系数。（4）随机森林模型模拟径流变化量及其弹性系数。用集水区属性预测总径流变化量和集水区属性径流变化量时,准确率R~2最大（均为0.6）;预测集水区属性、降雨、潜在蒸发弹性系数的准确率较大,分别为0.96、0.7、0.7。根据径流特征预测总径流变化量和集水区属性径流变化量的模拟精度最高,均为0.6。预测集水区属性参数值和降雨、潜在蒸发、集水区属性弹性系数的精度最高,分别为0.6、0.8、0.8、0.96。（5）分别根据径流特征和集水区属性的聚类结果分析每一类别内的径流变化量及其弹性系数分布特征。10个类别可以很好解释径流变化量及其弹性系数的分布特征。径流系数、年均径流和95%分位径流对总径流变化量和集水区属性径流变化量影响最大。干旱地区的径流弹性系数较大。