气候变化和人类活动导致的流域水文过程变化是当前全球变化研究的热点。万泉河流域地处热带季风海洋湿润气候区,热带森林资源丰富,有重要的涵养水源功能,同时,该区域自然灾害频繁,尤其是受热带气旋和人类活动的影响,使其水资源具有独特的地域性和自然脆弱性。气候变化与人类活动使流域产流汇流过程和水文情势发生明显改变,因此,研究万泉河上游气候变化和土地利用变化的水文响应对揭示不同区域变化环境对径流变化的影响机理具有重要理论意义和实用价值。以万泉河上游为研究对象,采用数理统计分析法分析气候变化特征;对遥感影像进行处理,分析土地利用变化特征及其规律;应用水文指标法(IHA)、变化范围法(RVA)和直方图匹配法(HMA)和年内径流分析法分析水文情势变化特征;进而基于SWAT模型模拟径流,用影响要素分离法分析气候变化和人类活动对径流的影响;以及模拟不同气候和土地利用情景下的水文响应。研究得到以下结论:(1)1967-2014年年际降水量呈微弱上升趋势,多年平均降水量为2462.22mm,年际降水波动较大,降水年内分配不均呈单峰型分布,5-11月为雨季,占全年降水总量的80%-90%。多年平均最高和最低气温分别为28.7℃和21.6℃,二者均呈上升趋势。多年平均蒸发量为1083.0mm,年际蒸发量呈上升趋势,并且年际波动较大。蒸发量上升主要与天然林遭到破坏,大量种植人工林(橡胶林和其它经济林)相关。(2)对比1988年和2014年两期土地利用图,主要的土地利用类型为其他经济林、橡胶林和天然林,万泉河上游森林覆盖率较高,占总面积的89%。从土地利用面积变化来看,橡胶林、水域和居民地面积呈增加趋势,其中,橡胶林面积显著增加,增幅为54.90%,天然林面积显著减小,减幅为29.54%。就土地利用变化结构而言,流域内各土地利用存在相互替换现象。土地利用概率转移以耕地向人工林(橡胶林和其它经济林)的转入最大。(3)1967-2014年径流量呈减小趋势,多种变异点检测法诊断出,万泉河上游径流变异年份为1990年,变异后径流序列明显改变,多项水文指标显著改变,尤其是逆转次数显著增加,增幅为28.81%,RVA法的水文改变度D_R为89.85%,发生了高度变异,HMA法的水文改变度D_H为66.34%,表现为中度变异。径流受降水的直接影响,径流年内分配不均,其中径流的集中期变异前后均为10月份,变化不大。相对于变异前,变异后水利工程和土地利用变化降低了径流年内不均匀系数、径流内年完全调节系数和集中度,表明径流年内分配更加均匀。(4)在分析流域水文气象要素和土地利用覆被变化的基础上,构建流域SWAT水文模型,利用SWAT＿CUP软件辅助参数敏感性分析、率定与验证。参数敏感性结果表明有效田间持水量(SOL＿AWC)、地下水再蒸发系数(GW＿REVAP)、基流Alpha系数(ALPHA＿BF)、土壤蒸发补偿系数(ESCO)、浅层地下水径流系数(GWQMN)、SCS径流曲线系数(CN2)、地下水迟滞时间(GW＿DELAY)七个参数是对径流模拟最敏感的参数。率定期(变异前1967-1978年)参数R~2和Ens分别为0.84和0.82,验证期(变异前1979-1990年)参数R~2和Ens分别为0.91和0.84。结果表明SWAT模型在万泉河上游具有较好的适用性。(5)人类活动是径流减少的主导因素,但气候变化对径流的影响十分重要,尤其是降水变化。气候变化、土地利用变化和其它人类活动对径流减小的贡献率分别44.05%、10.83%和45.12%。(6)基于气候变化和土地利用变化情景,通过不同情景下径流变化的对比分析,径流随降水的增加而增加,平均每增加10%降水,径流平均增加23.9%,降水和径流呈正相关关系;径流随气温升高而减小,气温每升高1℃和2℃时,年均径流减少0.52%和0.92%,气温和径流呈负相关关系,且降水对径流影响较为显著。橡胶林情景径流和其它经济林情景均使径流减小,天然林情景和耕地情景使径流增大,由于基准期研究区的森林覆盖率较高,所以三种林地情景对径流影响差异不显著,橡胶林情景时径流最小,耕地情景可以显著增加径流。林地具有良好的水源涵养能力和调蓄能力,因此,流域在进行旅游业开发时,需要重点保护当地特有的天然林,提高森林质量,抚育和改造人工林。