目的:我国西北内陆河流域多属山盆系统结构,水资源发源于山区,在绿洲区利用与运转,耗散于荒漠区。由于径流形成于高海拔的产流区,该地区缺乏长期监测资料,产流区径流模拟及水文预测成为水文水资源研究的重要方向之一。玛纳斯河流域位于新疆维吾尔自治区准噶尔盆地南部,源出天山北麓,径流为冰川积雪与降水混合型补给,是我国西北典型干旱内陆河流域。近年来在全球气候变暖的大背景下,以冰川积雪融水为主的玛纳斯河流域径流发生了显著变化,玛纳斯河流域产流区径流对气候变化的响应机制研究还不够完善。因此,气候变化下的流域径流模拟对于区域水资源管理具有重要意义。方法:本研究在对玛纳斯河流域概况分析的基础上,分析玛纳斯河流域所在的天山北坡气象规律,整合国内外公开气象数据集并解译TRMM卫星降水资料,最终构建了玛纳斯河流域气象数据集以驱动产流区SWAT模型。通过对玛纳斯河流域产流区SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型水文物理参数的敏感性分析与参数调整,构建了玛纳斯河流域产流区SWAT模型,最后结合CMIP 5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）中Had GEM2-ES模式的四种气候变化情景,模拟不同气候变化情景下玛纳斯河流域产流区气候变化及径流演变趋势。本文的主要研究结论如下:结果:（1）使用玛纳斯河流域所在的天山北坡15个气象站点的年均气温、年均降水与该气象站点所在的海拔高度进行对比分析,构建天山北坡地区年均气温、年均降水与高程的线性回归方程。结果表明:天山北坡海拔200 m至4500 m的地区,每升高1 km年均降水增加190.7mm,4500 m至5500m地区,每升高1 km降水同等梯度递减;天山北坡地区每升高1 km,该地区的年均气温降低5.2°C。（2）通过对中国地面降水日值0.5°×0.5°格点数据集、TRMM卫星降水资料、CMADS气象数据集、CRU气象数据集的解译与插值等处理,根据天山北坡区域气候变化特征,构建了玛纳斯河流域气象数据集。结果表明:1961-2015年间,年均降水量和平均气温上升趋势明显,玛纳斯河流域产流区的年均降水量增速为2.63 mm/a,年均温的增速为0.015℃/a。（3）基于构建的玛纳斯河流域气象数据集,结合玛纳斯河流域产流区下垫面和水文数据,构建了玛纳斯河流域产流区SWAT水文模型。选取了参数敏感性较高的16个水文物理参数进行调参,结果表明,率定期间（1981-1999）:NSE=0.86,R2=0.87,PBIAS=13.75;验证期间（2000-2015）,NSE=0.75,R2=0.77,PBIAS=-11.78。调参后所有的参数值都在合理范围内,所构建的玛纳斯河流域产流区SWAT模型精度满足要求。（4）选取CMIP 5中Had GEM2-ES模式的四种主要气候变化情景（RCP 2.6、4.5、6.0、8.5）驱动玛纳斯河流域产流区SWAT模型。结果表明,RCP 2.6、4.5、6.0、8.5四种气候变化情景下2020年至2099年玛纳斯河流域产流区年均水资源总量分别为14.21×108 m3、13.56×108 m3、13.09×108 m3、13.44×108 m3。结论:玛纳斯河流域产流区历史气候变化更加接近于RCP 8.5情景。在气候变化情景保持不变的情况下,玛纳斯河流域产流区未来径流的不确定性和水文极值将进一步增强。