在气候变化影响不断加深的今天,研究径流对未来气象因素的反应,可以为有关部门提供科学规划的理论依据,包括水资源分配、水库调度、水库建设及生态维护等。本文以玛纳斯河上游为研究对象,基于数理统计、数值模拟方法开展了径流变化模拟预测研究。搭建了SWAT水文模型,模拟了历史流量过程;搭建了SDSM模型,利用CanESM2模式下的三种情景RCP2.6、RCP4.5以及RCP8.5的未来气温和降水进行模拟,将获得的未来情景结果加载到SWAT模型里,实现水文模型和降尺度模型的松散耦合。这项研究的结论如下:(1)采用数理分析方法对研究区两个主要水文站历史时期(1956-2008年)降水径流特征进行分析。结果表明:径流呈显著增加趋势,在1995年径流序列产生突变,降水和蒸发在1997年产生突变,径流存在20年和10年的周期变化。(2)建立了1992-2008时间序列的玛纳斯河上游SWAT模型,水文站模拟值与观测值较为接近、流量过程拟合良好,率定期、验证期R~2均大于0.75,水均衡计算结果为河道年均径流量13.81亿m~3,年均蒸发量15亿m~3,年均降水量28亿m~3,蒸发量占降水量的一半以上。(3)SDSM统计降尺度模型建立了本研究区域预测因子与预测变量的统计关系,模拟期为1961-2005年,模拟结果显示,对气温模拟效果要优于降水模拟效果。通过降尺度模型,加载CanESM2模式,得到流域RCP2.6、RCP4.5以及RCP8.5三种未来气候情景。结果表明三种模式下在未来两个时段内研究区未来整体表现为增温增湿的特点。(4)利用未来气候情景下的气象数据来驱动SWAT模型进而预估玛纳斯河的径流过程。研究结果表明,2030-2048年年均径流在三种气候场景下分别为15.2亿m3、19.3亿m3、20.1亿m3,与基准期相比分别增加7%、35%、42%。2080-2098年年均径流在三种气候场景下分别为12亿m3、15.4亿m3、17.6亿m3,与基准期相比分别减少16.7%、增加8.7%、增加30%。各月径流量呈现夏季减少,春冬季增多的趋势。2080-2098年均径流较2030-2048年年均径流量呈现减少趋势。