三江平原属于我国中高纬度寒区,是以中深度季节性冻土为特征的气候变化敏感区和强人类活动区。冻土水文是三江平原水文过程的主体和核心,且季节性冻工作为一种固态水库具有调蓄产汇流的作用。因此,越冬期径流过程与土壤冻融关系十分密切。目前,三江平原的发展正面临资源性缺水的困境,水资源开发利用结构失衡是制约其稳定发展的主要瓶颈。因此,需要科学合理地开发利用地表径流水资源,以便缓解三江平原地下水过度开发的形势。与此同时,寒区水文既有普遍适用的理论,又有显著的流域/区域特征,不同地区的水循环机理各异,三江平原在区域特征和水文特性方面与其它寒区具有显著的差异。因此,深入研究土壤冻融条件下三江平原的径流演变规律,具有重要的理论和现实意义。基于上述背景,本文围绕土壤冻融条件下三江平原径流演变规律及其对气候变化的响应展开研究,首先系统分析了三江平原土壤冻融过程特征及其影响因素;然后深入剖析了径流过程与土壤冻融之间的动态关系,并据此确定了温度变源产流机制;紧接着在此基础上,通过基流参数的全分布式化、LUCC参数的年际时变化和水文参数随冻融过程的年内时变化,改进了水文参数的“均质”和“稳态”现状,构建了面向三江平原的“时变参数”水文模型;最后,以气候模式数据作为水文模型的驱动,评估了未来情景下三江平原土壤冻融和径流过程的演变趋势。主要结论如下:（1）揭示了变化环境下三江平原土壤冻融过程特征及其退化规律,并给出了冻结深度与其关键影响因子负积温之间的定量关系式。本文发现,自20世纪60年代以来,三江平原土壤冻融过程中各特征时间节点均出现了不同程度的退化。与1960s相比,2000s三江平原中深度季节性冻土开始冻结日期延迟了 1～10d,而开始融化日期却提前了 4～12d,融通日期也提前了 3～22d;相应的,冻结期缩短了 3～17d,融化期缩短了 2～14d。此外,三江平原冻土的最大深度呈不断减小趋势,减小速率为0.7cm～28.2cm/10a,最大冻深出现日期提前了 11～26d。本文认为这主要是由负积温的减少所导致,冻结深度与负积温的关系为Zf=3.1426+4.2018*STa1/2。（2）在剖析三江平原径流特征的基础上,解析了冻融期径流与土壤冻融之间的动态关系,并据此给出了三江平原温度变源产流机制与模式。三江平原的径流特征为双汛峰,其中春汛期径流与气温之间存在显著的相关关系,相关系数超过0.88;与之对应,在土壤冻结过程中,径流与气温之间的相关系数大于0.84。三江平原温度变源产流机制为:①不稳定冻结期产流模式,包括短暂的饱和产流Rsat,冻结深度增加后的局部壤中流Rint和地下径流Rg3种;②冬季稳定冻结期产流模式,包括积雪融化时形成临时性或短时间的饱和产流和冻结层以下的地下水补给径流2种;③春季不稳定融化阶段产流模式,饱和产流与壤中流并存;④稳定融化阶段产流模式,包括超渗产流和地下水产流。接着,分析了春汛和夏汛退水的径流组分:①春汛退水过程,包括融雪补给径流、壤中流和冻结层上水补给地表径流以及春汛期间的降水产生径流三个阶段;②夏讯退水过程,包括降水形成的径流和土壤水壤中流出露补给地表水两个阶段。最后,近60年来三江平原径流年际变化呈现出较为明显的递减趋势,土地利用变化的影响占主导地位。（3）通过水文参数的全分布式化和年内时变化,实现了面向三江平原的“时变参数”VIC模型的本地化构建。空间方面,实现了 VIC模型中Dm、Ws和Ds等基流参数的全分布式化,其在三江平原的取值区间分别为9.98～11.51、0.63～0.92和0.50～0.59。时间方面,改进了水文参数在水文尺度上的“稳态”现状,对应土壤冻融过程的不同阶段采用年内“时变参数”动态调参方法,确定了 D2、D3和B三个水文参数的时变过程。开始冻结、稳定冻结、开始融化、稳定融化和非冻融期的D2值分别为0.61、0.91、035、0.33和 0.62,D3值分别为 0.86、0.56、0.87、0.97 和 0.71,B 值分别为 0.41、0.34、0.36、0.42和1.13。校验结果显示Nash效率系数基本在0.73以上,相关系数几乎全部大于0.79,相对偏差、平均绝对误差、均方根误差也在允许范围之内,满足适用性评价指标。（4）在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种未来排放情景下,三江平原冻土持续退化,同时,年际径流表现出显著的增加趋势,年内径流趋于均化。三江平原冻土退化具体表现为:3种情景下最大冻结深度变薄、冻结天数减小,变化速率分别为0.34cm/a、0.34cm/a、0.64cm/a和0.28d/a、0.31d/a、0.43d/a。年际径流变化表现为三江平原9个水文站未来不同排放情景下的径流基本表现为增加趋势;径流的年内分配具体表现为在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下春汛分别提前了 5.01d、7.71d和8.49d,洪峰流量分别减少了5%、8%和10%,但是年内总径流量分别增加了 6%、9%和11%。同时,三种情景下,冻结期土壤吸水率分别为42～47%、41～45%和33～37%,融化期土壤释水率分别为5 1～66%、54～64%和 40～61%。