近年来,随着城市化建设的快速发展以及人类活动的影响,城市规模急剧扩大,土地利用与土地覆被格局发生了显著变化。土地利用/覆被变化(LUCC)改变了城市下垫面条件,使得区域蒸发、入渗植被截留等水循环过程发生着深刻变化,严重影响着城市地表产汇流及其与地下水的补径排关系,引发了一系列城市水资源和水环境的问题。研究表明,气候变化在大时间尺度上对水文水资源的影响更加明显,而在小时间尺度上,LUCC是影响水文水资源的主要驱动要素之一。因此,研究土地利用/覆被变化的水文响应,探究土地利用动态变化因子,对揭示城市水循环变化规律以及城市建设与水环境系统的协调发展具有重要的意义,为合理利用与优化配置区域水土资源,科学规划土地提供依据。本论文以西安市为例,通过搜集资料,查阅相关文献,并借助ArcGIS、Erdas、Fragstat、MODFLOW等软件,把西安市土地分为城镇建设用地、耕地、林地、水域、园地和未利用土地6种类型,通过土地利用转移矩阵、动态变化趋势指数以及景观格局指数分析,对西安市土地利用变化的面积、各地类转换过程及景观格局进行定量分析;根据其自然、社会经济等情况,研究西安市土地利用变化的驱动力因子;在土地利用变化分析的基础上,建立SCS流域水文模型,分别计算出不同土地利用类型的径流量,以此分析西安市土地利用变化的径流水文效应;分析了西安市不同年份的地下水埋深时空变化,在此基础上确定相关水文地质参数,采用数值模拟方法分析土地利用变化引起的地下水的水文效应,最终得出如下结论:(1)西安市主城区土地利用类型主要以城镇建设用地为主;1995-2010年期间,林地、城镇建设用地、园地面积增加,呈“涨势”,耕地、水域、未利用地面积减少,呈“落势”,其中耕地转出量中50.4%转为城镇建设用地,趋势状态指数Pt为0.4,表明土地利用变化整体接近动态平衡,呈双向转换趋势;西安市多样性指数、均匀度指数、破碎化指数下降;优势度指数上升,表明景观异质性程度降低。(2)采用主成分分析法,分析影响土地利用变化的主要驱动力因子,分析发现:社会经济发展、人口因素、政策等社会因素是在短期内影响土地利用变化的主要影响因子,影响和制约着城市建设的发展。(3)通过对不同土地利用类型所产生的单位面积径流量及设定不同情景模拟分析可知:水域、城镇建设用地的产流能力较强,并且建设面积逐渐扩大,而耕地、未利用地、园地的产流能力相对较弱,林地的产流能力最弱,其区域日益缩小。(4)通过SCS模型模拟结果显示,在相同前期土壤湿润程度、同一降雨量的情况下,由于城镇面积增大,径流量逐渐增大;在相同前期土壤湿润程度的情况下,同一时期的径流量随着降雨量的增大而增大;在相同土地利用类型及同一降雨下,土壤前期湿润程度越小,降雨的下渗能力越强,产生的地表径流量越小。(5)对1984-2010年地下水埋深进行时空分析,在此期间地下水埋深逐步增大;小于5m区,1984-2010年期间其所占面积逐渐减小;1984年埋深主要以5-10m为主,所占比例达到45%,2000年以后研究区域潜水位埋深以10-20m为主,面积所占比例达到50%左右;埋深大于20m区域,1984年所占面积比例仅有7.4%,2010年上升到25.44%。影响地下水埋深的动态因素主要为降雨和人类活动。(6)确定相关源汇项及水文地质参数,设定三种情景,采用数值模拟法对研究区2030年土地利用类型对地下水位影响进行预测评价。当保持现状土地利用方式及水资源利用方式时,2030年地下水位有所回升,但耕地部分区域地下水位由于灌溉开采地下水位呈下降趋势;若保持现状开采条件且地下水得不到及时补给,加快城市化速度,增加城镇建设面积有可能会使潜水位呈下降趋势;而保持现有土地利用状态,若适当采取人为措施,如采取节水措施可以减缓潜水位下降趋势。