以黄河流域为例，对人类活动较弱的黄河河源地区建立天气驱动动力模型，对人类活动强烈的黄河中游黄土沟壑区建立水文条件变化下的水循环机理模型，对黄河流域重要五条支流和干流四个水文站水文资料分析，找寻黄河干流实际来水量不断减少的原因，分析预测今后黄河水资源演变趋势。 本文研究主要包括以下内容： (1)研究了黄河河源区水资源演变趋势。对黄河河源区建立SWAT分布式水文模型，对黄河源区年径流过程进行模拟，得出今后一段时期内，黄河源区降水量可能呈略有增多趋势，但其对径流的作用不足以与气温升高引起的蒸发能力加大对径流的影响，天然来水和实际来水仍可能呈减少趋势。 (2)开展了黄土高原黄土沟壑区水循环机理研究。选取有一定实验研究基础的黄河无定河典型支流上的岔巴沟流域，通过建立分布式时变增益模型，开展黄土沟壑区水循环时空变化及其影响机理的科学研究，分析了不同下垫面对土壤水分入渗规律以及对降雨径流关系的影响规律。针对变化条件下流域水循环规律的改变，主要对不同下垫面类型、不同下垫面覆盖度及不同土地利用方式等进行了人工控制条件下的野外模拟降雨实验研究。并针对不同植被覆盖度、不同耕作措施、不同雨强时径流系数以及土壤含水量随时间的变化规律对两者的影响进行了研究。 (3)进行了水资源长期变化趋势分析。利用小波分析技术、Markov过程原理及人工神经网络技术对黄河流域径流波动规律和黄河上游降水径流关系进行了分析应用，进而对黄河水文水资源系统变化进行分析和预测。 (4)计算了黄河流域水资源可利用量。通过对黄河流域部分支流，如湟水民和、洮河红旗、渭河华县、汾河河津、伊洛河黑石关等5个水文站，以及干流河口镇、龙门、花园口、利津等4个水文站水文资料的计算，得出了黄河流域未来水资源的可利用量，提出了南水北调需西线调水的重要性。