中国西北干旱区和中亚天山内陆河流域，河川径流主要来自山区产流，而基流是河川径流重要的稳定组成部分，是枯季径流的主要来源，且受雪冰融水补给变化的影响。雪冰产流流域，对气候变化影响敏感，产流过程复杂。气候变化对河川径流的影响研究较多，对于基流过程特征以及气候变化的影响缺乏系统深入的了解。论文以长时间序列径流观测数据和改进的SWAT模型为手段，对中国西北干旱区的库玛拉克河流域（冰雪产流为主）、玛纳斯河流域（雪冰产流为主）和巩乃斯河流域（积雪和降雨产流为主）以及中亚的锡尔河流域（积雪融水产流为主）的水循环过程特征，特别是基流过程特征进行了深入分析研究，并且利用多个气候模式多个气候变化情景下的气候变化预测结果，预估了至未来2100年的河川径流过程和基流过程的变化。取得以下新认识:　　(1)基于数值滤波法，中国西北干旱区内陆河流域基流指数平均为0.55。对中国西北干旱区69条河流和中亚锡尔河流域的研究结果表明，中国西北干旱区内陆河流域最大基流指数达到0.79，最小为0.27，其中基流指数大于0.5的流域占75％。中亚锡尔河流域的平均基流指数为0.54。基流量主要与流域面积及冰川面积有关;而基流指数随着降雨量的增加，基流指数增大，基流指数随着高程、坡度及退水系数的增加呈减小趋势。伊犁地区由于降水量大，坡度小，退水系数小，基流指数最大;昆仑山区由于降水量小，坡度大，退水系数大，基流指数最小。　　(2)基于含水层储水量-出流量非线性关系的“非线性单库”模拟流域基流过程的方法物理基础扎实，精度好，参数少、参数化简便，同时发现中国西北干旱区的众多河流中，其非线性参数b与国际文献报道的数值有较大的差异。在SWAT模型现有的“线性单库”和“线性双库”产流基流算法的基础上，进一步评价了“非线性单库”基流算法的适用性。SWAT模型原基流算法简单易操作，但对枯水季节的模拟结果偏低;“线性双库”和“非线性单库”法都能够提高枯水季节的模拟效果，但“线性双库”参数较多，“非线性单库”参数少且可以独立于模型之外，直接通过水文站径流数据进行参数化。在采用的含水层储水量-出流量的非线性关系S=a*Qb中，参数b综合表现了含水层的非线性特征，a与流域特征有关。中国西北干旱区内陆河河流非线性参数a和b变异大。参数b变化范围0.015-1，主要集中在0-0.1之间，平均值为0.32，变差系数0.35，与通常认为的数值0.5有一定偏差，说明该地区含水层特性复杂且区域异质性强。参数a值与流域面积和冰川面积大小有关，最大达到5698，最小仅为6.29，平均值463.3，变差系数864.7。　　(3)利用改进的SWAT模型模拟结果，基流对补给的响应较表面径流平缓、延迟;基流的年内分配很大程度上取决于其补给来源，融雪产流为主的河流基流到达峰值时间较早，随着冰川贡献量的增加，基流到达峰值的时间延迟。库玛拉克河及玛纳斯河流域基流年内不均匀系数为0.71及0.84，集中度为0.44及0.46，集中期为7月底至8月初，基流年内分配比较均匀。巩乃斯河流域春季有融雪补给，夏季有降雨补给，基流年内不均匀系数为0.36，集中度为0.19，集中期为8月中旬，相对变化幅度和绝对变化幅度分别为2.4和14.9。锡尔河各流域主要为融雪补给，融雪时间相对集中，基流年内不均匀系数为0.71-0.87，集中度0.47-0.57，集中期为6到7月，年内分布不均匀。　　(4)1956-2005年过去50年间，锡尔河流域降水量减小，温度升高，中天山流域降水量增加，温度升高;在气候变化的大背景影响下，西天山锡尔河流域基流减小，以降水影响为主，峰值时间无明显变化;中天山流域基流增加，以温度影响为主，峰值时间提前。锡尔河各支流流域由于气温升高，降水量减小，引起降雪量减少融雪期缩短，融雪产流减小，从而导致汛期基流量及径流量减小，峰值基本不变，降水变化对基流产生的影响大于温度变化的影响。奇尔奇克河由于降水变化小，对基流的影响也小。纳伦河及卡拉达里亚河基流减小了6.5％-7.6％，由于基流的减小，径流量也相应减小，径流量减小的比例为7.3％-9.3％。中天山国内流域由于降水量增加，气温升高，巩乃斯河流域基流和径流分别增加了6.2％和6.6％，峰值时间无变化;玛纳斯河流域基流量增加，峰值时间略有提前，受降水和温度的综合影响;库玛拉克河流域基流量减小，峰值时间提前，以温度影响为主。　　(5)至未来2100年，温度逐步增加，夏季降水减小，基流过程明显前移，春季基流量增加，其它季节基流量减小，RCP8.5情景下变化更为显著。根据5种气候模式，3种浓度情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景)，未来气温四季均升高，夏季降水减少，从而融雪产流减小，峰值时间提前;融冰产流增加，峰值时间不变。受气候变化的影响，锡尔河各流域春季基流量呈现增加的趋势，到远期2066-2095年期间，春季基流量增加了27％-48％，夏季和秋季基流量呈现减小的趋势，秋季减小量最高达到51％，且随着浓度情景的升高，增加和减小的幅度增大;基流和径流的丰水期均提前，峰值时间最高前移近2个月，受融雪影响较大。巩乃斯河流域基流到达峰值时间基本不变，径流峰值时间提前，除RCP8.5情景下秋季基流量及径流量减小外，其它情景下均增加。玛纳斯河流域在未来气候条件下，基流和径流峰值时间提前，春季基流量和径流量增加，其它季节基流量和径流量减小，RCP8.5情景下变化更为显著。库玛拉克河流域春季基流量呈增加趋势，其它季节基流量减小，基流峰值时间明显提前，而径流丰水期增加，枯水期略有减小，到达峰值时间不变，基流与融雪产流变化一致，径流与融冰产流变化一致，融冰贡献率大的流域，在未来气候变化下，径流峰值时间保持不变。　　在近期的30年(2016-2045)期间，不同情景下纳伦河、玛纳斯河及库玛拉克河流域基流量均减小，RCP2.6和RCP8.5情景下基流减小11.2-23.2％和7.4-19.9％，RCP8.5情景下，基流减小比例小;卡拉达里亚河、奇尔奇克河和巩乃斯河RCP2.6情景下基流量分别减小了4.8％、1.4％和2.3％，RCP8.5情景下基流量分别增加了0.3％、5.4％和0.2％。在远期的2066-2095年期间，纳伦河、玛纳斯河与库玛拉克河流域基流量减小，且随着情景浓度的增加，基流量减小比例增加，RCP2.6、RCP8.5情景下基流减小3.2-12.1％、20.7-39.2％;奇尔奇克河和巩乃斯河基流量增加，奇尔奇克河RCP4.5情景下增加量最大，为9％，而巩乃斯RCP2.6情景下基流量增加大，为6.2％;卡拉达里亚河RCP2.6、RCP4.5情景下基流量增加了3.8％和2.7％，RCP8.5情景下降低了1.9％。