气候与下垫面是影响水文循环的两大重要因素,气候主要通过气温、降雨、蒸散发等影响水文循环,下垫面主要通过降水的截留、下渗、蒸散发等影响水文循环。进入工业文明文明以来,伴随着工农业生产活动的繁荣,温室气体排放急剧增加,引起了以全球变暖为特征的气候变化,同时,叠加我国高速城市化引起的以不透水面扩张为特征的下垫面变化,导致我国水文循环特征、水资源分布深刻变化,引起干旱、洪水、内涝等一系列水资源问题。本文将HSPF模型应用于沩水流域中上游,研究其气候变化与不透水面扩张的径流响应,以期揭示气候变化与不透水面扩张背景下沩水流域中上游径流变化规律,为流域水资源管理提供参考。基于沩水流域中上游DEM数据,提取沩水流域中上游数字河网,划分了 23个子流域。在此基础上,经过下垫面异质性和气象异质性处理,共划分282个水文单元。采用相关系数R2和纳什效率系数Ens进行适用性评价,HSPF模型率定期相关系数为0.92,纳什效率系数Ens为0.85,验证期相关系数为0.97,纳什效率系数为0.90,表明HSPF模型在研究区是适用的。本文对沩水流域中上游不透水面扩张情景和气候变化情景下的径流过程进行模拟,模拟结果表明:在2000-2015年研究区不透水面扩张情景下,当不透水率由1.4%增长到3.5%时,年均径流深增长1.76%;并且不透水面扩张对枯水期径流深的影响大于对汛期径流深的影响,在典型水文年,不透水面的扩张对枯水年年径流量的影响最大,平水年次之,丰水年最小。在2000-2015年研究区不透水面扩张情景下,主城区不透水率由10.25%增长到42.75%,主城区新增不透水面面积积占研究区新增不透水面面积的70%,主城区与研究区不透水面扩张对径流的影响在趋势上是一致的,但是在影响程度上,主城区大于研究区。本文对1980-2012沩水流域中上游的降雨、气温数据进行趋势及突变分析,分析结果表明:研究区气候发生了变化。基于已知气候研究成果的数据,研究气候变化的径流响应;结果表明:在气候变化情景下,RCP4.5中等浓度温室气体排放模式对研究区径流深的影响远小于RCP8.5高等浓度温室气体排放模式对研究区径流深的影响,在RCP4.5中等浓度温室气体排放模式下,各情景径流深较基准期径流深增长率范围为-2.42%～1.43%,在RCP8.5高等浓度温室气体排放模式下,各情景径流深较基准期径流深增长率范围为-14.57%～-1.84%。