近年来,以全球变暖为主要特征的气候变化和人类活动导致的土地利用演变,不断引起水文循环的产汇流过程发生不同程度改变,影响水资源可利用性,给社会经济发展和生态环境保护带来巨大挑战。量化气候变化和土地利用演变对水文过程的影响逐渐成为水文水资源领域的研究热点。本研究以缺资料的干旱区流域（中亚纳伦河流域）为例,依托GCM（Global Climate Model）、CA-Markov（Cellular Automata-Markov）、SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型等,构建了纳伦河流域径流模拟预测体系,探究了不同气候变化和土地利用演变情景下的径流变化过程。具体而言,研究通过采用8种GCMs、2种温室气体排放路径（RCP4.5和RCP8.5）和6种土地利用情景（自然发展情景、农业发展情景和生态保护情景）,设计了96种情景,用于探究气候变化和土地利用演变的不确定性对纳伦河流域径流的影响。通过率定和验证,构建纳伦河流域SWAT模型参数体系,并以率定期（1953-1969年）NSE、R~2和Re为0.80、0.80、-3.30%,验证期（1970-1974年）NSE、R~2和Re为0.63、0.64和-6.50%的结果通过效果检验。在构建好的模型体系基础上,预测2020-2099年径流量。通过分析年份、季度和月份不同时间尺度下的径流变化过程,揭示气候变化和土地利用对径流的影响机制,进而为流域水资源管理提供技术支撑。本文主要研究结果如下:（1）流域气候变化特征分析:1951-1974年,流域多年降水量为265.88mm,增加速率为31.83mm/10a;年内季节降水量增加速率呈现为夏季（13.90mm/10a）＞春季（12.06mm/10a）＞冬季（3.44mm/10a）＞秋季（0.48mm/10a）;降水突变时间为1961年;年均最高温度及最低温度分别为9.77℃和-5.47℃,增温速率分别为0.61℃/10a和0.11℃/10a;气温突变时间均在1960年。未来年均降水和温度均呈现持续增长,到21世纪末,所有GCM下的平均降水量将高于基准期43.01%（RCP4.5）和51.51%（RCP8.5）;最高温度将以[0.11,0.57]℃/10a的速率增加至[10.35,15.69]℃;最低温度将[0.10,0.56]℃/10a速率增加至[-1.79,3.26]℃。（2）流域土地利用变化特征分析:纳伦河流域土地利用以草地为主。人类的经济发展主要影响耕地的变化,在2010年时占比为3.92%。通过CA-Markov模型得到的2010年纳伦河流域土地利用类型图与实际较为接近（拟合度为0.80）,预测结果表明,到2080s,在自然发展情景下,耕地变为6.16%,在农业发展情景下变到11.11%-32.07%,生态保护情景下变到2.87%-3.46%。（4）未来气候和土地利用变化对径流的影响:气候变化增加了年度地表径流量,其中,春季、夏季、秋季均表现增加趋势,而冬季呈现下降趋势。土地利用变化增加供水量的同时也增加耗水量,每增加1公顷耕地,平均会增加约2.6×10~3m~3的缺水量,这意味着未来应谨慎扩大耕地。气候和土地利用共同改变下,未来径流将在410.63m~3/s至649.82m~3/s范围内变化;相较于生态保护和自然发展两种情景,农业发展情景的年均径流量明显要高;气候变化对径流变化起主导作用,夏季对气候和土地利用变化最为敏感;未来的峰值径流将比基准期至少高出20.08%,谷值径流将比基准期至少低26.28%,导致未来的径流分化严重,需注意洪涝与旱灾的发生。