近百年来,随着人类活动对大气以及下垫面的高强度干扰,全球气候变暖愈发明显,流域的降水、蒸发、径流等水文气象环节受到直接性的影响。降水和潜在蒸散发作为水文模拟最重要的气象输入数据,评价不同方法得到的潜在蒸散发量和降水数据的水文模拟适用性,对于揭示变化环境下流域产流规律具有重要价值,对黄河流域的生态保护和水资源安全具有重要意义。研究“非稳态”流域的水文模型参数时变特征,建立能够代表流域特征变化规律的模型参数估计方法,将在一定程度上改善水文模型在变化环境下的模拟和预测精度。本论文以渭河北道水文站上游流域为研究区,首先对研究区的生态水文气象要素的时空演变规律进行分析;然后,采用分布式SWAT水文模型,分析了不同估算方法的潜在蒸散发数据在渭河上游流域水文模拟中的适用性;其次,以地面站点实测降水数据为参考基准,评价了 CMFD、MSWEP、CMADS降水产品的多尺度精度,设置两种参数情景检验了不同降水产品作为SWAT模型的降水数据的可行性;最后,通过分段率定获取了水文模型时变参数序列,分析了模型参数与流域降水、潜在蒸散发、NDVI等环境表征因子的关系。取得的主要研究成果如下:（1）针对研究区域降水、潜在蒸散发、气温、径流、植被指数等要素,采用线性回归法和累积距平法,揭示了流域生态水文气象要素的演变规律。结果表明:1965-2017年的年降水量呈递减趋势,年潜在蒸散发量、年均气温和年径流深均呈递增趋势;年潜在蒸散发量在1994年前后发生显著性突变,年均气温在1997年前后发生显著性突变;年均NDVI值呈显著增长趋势,在2011年之后植被状况得到明显改善,从2001年到2017年流域年均NDVI值增加了 19.7%。（2）基于北道水文站上游流域的下垫面数据和2001-2017年水文气象数据,构建了SWAT水文模型,并对日径流进行了参数率定和验证。结果表明:敏感的参数共6个,其中最敏感的参数是径流曲线数CN2,除了个别年份外,北道水文站的日径流模拟值能够较好的反映出日流量变化过程,率定期模型评价指标确定性系数R2、Nash-Sutcliffe效率系数和KGE系数均大于0.54,能够满足水文模拟精度要求。SWAT模型在渭河上游流域具有较好的适用性。（3）采用Penman-Monteith法（PETP-M）和E-601型蒸发皿蒸发数据（PET601）分别驱动SWAT模型,使用SUFI-2优化算法进行参数敏感性分析、模型率定、验证和不确定性分析。结果表明:不同方法所得潜在蒸散发量值差异较大,PET601法潜在蒸散发量低于Penman-Monteith法,但都具有相似的年内分布。使用PETP-M和PET601驱动水文模型模拟径流过程,水文模拟精度较好,PET601法更适合渭河流域,潜在蒸散发的偏差对于水文模拟的影响由于模型参数的调整明显削弱很多。（4）结合研究区域地面站点观测数据,定量分析了多源融合降水数据CMFD、MSWEP、大气同化数据CMADS等降水产品的多时空尺度的精度,这3套降水数据基本上能够反映流域降水空间分布规律,但存在一定程度的偏差,在各时间尺度的降水量对比中MSWEP表现较优,日尺度的平均误差仅为0.05 mm。各降水产品分别驱动SWAT模型可以很好的模拟渭河上游日流量过程,对各降水数据分别率定参数后的模拟精度比相同参数的结果明显改善,这些降水产品在渭河流域水文模拟中具有替代地面站点实测降水数据的潜力。（5）以每1年为时段分段率定SWAT模型,获取了水文模型时变参数序列,分析了4个模型参数与流域降水、潜在蒸散发、NDVI等环境表征因子的关系。研究表明:模型参数在研究期内均随着时间发生不同程度的波动,参数ESCO的变化与流域蒸发量逐年递增的规律相同。模型参数均与流域潜在蒸发表现出一定的相关关系,说明在渭河上游水文模型参数变化与流域潜在蒸散发的变化密切相关,因此可以将潜在蒸散发作为模型参数动态变化的表征因子。