新疆地处欧亚大陆腹地,远离海洋,气候干旱,水资源对该区的发展具有重要的战略意义。水资源的短缺是制约新疆经济社会发展最主要的因素之一,对主导区域经济的农业和区域生态环境影响重大,而奎屯河流域作为新疆经济发展较快的区域之一,更需要研究该区主要河流径流的变化特征与趋势,提出区域发展的适应对策,为保障该区经济战略目标的实现和区域经济社会的和谐发展提供科学决策的依据。本文在总结吸收前人研究成果的基础上,运用混沌理论、小波分析等现代分析及预测新理论,并结合传统的理论和分析方法,按照水文分析中“多种方法相互补充和印证”的原则,以奎屯河流域加勒果勒水文站和乌苏市气象站1959-2000年的年和月水文气象资料为基础,重点分析其径流统计特性、混沌特性、周期和突变特性及气候变化对年径流变化的影响,取得了以下主要成果:(1)奎屯河径流年内分配极不均匀,集中程度高;径流的多年变化变差系数小,径流年际变化较稳定;奎屯河是以冰雪融水和雨水补给的混合型河流,年最大径流出现在6月中旬至7月下旬之间;奎屯河的这些特征非常有利于径流资源的利用。(2)采用Mann-Kendall检验方法、滑动F识别与检验方法、R/S分析法三种方法对奎屯河年径流变异点进行分析,三种方法均检测出奎屯河年径流量均存在突变现象,综合分析突变点在1983年,引起突变的主要原因是降水量急剧增多和气温急剧升高,这导致以冰雪融水和雨水补给特征的奎屯河年径流量急剧增加。(3)根据1959-2000年奎屯河径流量资料,采用不同的趋势分析方法发现,奎屯河径流量、降雨和气温呈显著增加的趋势,而蒸发有逐年减少的趋势;影响径流增加的主要因素是降雨和气温,蒸发对其影响微弱;奎屯河径流量的增加是对该区气候向暖湿型转变的响应。(4)由奎屯河水文气象时间序列复Morlet小波变换所获得的成果可知,在不同的时间尺度上,水文气象变化存在的周期成分也不一样,在较大的时间尺度上有较长的周期成分,在较小的时间尺度上有较短的周期成分,大尺度的周期变化中嵌套着小尺度的周期变化。小波功率谱能清晰地给出各种时间尺度(周期)的强弱和分布情况和分析出其主要周期:各时间序列都具有1a显著周期,月径流序列存在0.5a周期、8a准周期和22a准周期,月降水存在0.5a、5-6a准周期和16a准周期,月气温存在0.5a准周期、5-6a准周期和8a准周期,月蒸发量存在0.5a、3.5 a、8a和16a准周期。(5)通过功率谱分析、重构相空间技术、Lyapunov指数相结合的方法分析表明奎屯河水文气象月时间序列存在混沌现象,关联维数在2.276-4.748之间,为低阶自由度的动力系统。(6)采用Volterra级数自适应滤波器多步预测模型,对1999.1-2000.12月径流预测分析表明,最大误差不超过30%,平均误差14%,基本能满足实用需求。