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伴随经济社会的逐步发展,人与水之间的关系变得更加复杂。大汶河流域作为鲁中南地区小流域的代表,是泰安市防洪排涝的唯一河道,具有重要的战略意义。本文以大汶河流域为研究对象,利用收集的土地利用数据和气象水文数据,分析大汶河流域土地利用和气象水文变化特征,并利用CA-Markov模型和SDSM模型模拟未来土地利用和气候变化情况。利用SWAT模型模拟大汶河流域生态水文变化过程,在此基础上,依据模拟的土地利用和气象数据,预测研究区未来生态水文变化过程。主要得到以下结论:（1）将遥感数据利于ENVI进行解译得到大汶河流域1985、1995、2005、2017年共四期土地利用现状图,可知水体、耕地和草地呈缓慢扩张趋势,建筑用地呈明显扩张趋势,林地呈显著减少趋势,未利用地呈逆向转换。（2）根据大汶河流域1966-2017年的气象水文观测数据,利用Mann-Kendall突变检验法分析研究区气温、降雨、径流的突变性,可知年平均气温在1993-1997年的5年间波动剧烈,年降雨量在1989年后波动剧烈,年径流量在2003-2005年的3年间波动剧烈;利用小波分析方法分析周期性,可知气温、降雨、径流主周期分别为28、22、23年,且气温、降雨、径流均存在时间尺度上的差异性。（3）构建研究区SWAT模型,基于实测的径流数据,利用SWAT-CUP进行率定和验证,可知率定期ns和R2均大于0.8,验证期ns和R2均大于0.7,大汶河流域建立的SWAT模型满足生态水文过程模拟的精度要求。（4）基于CA-Markov模型预测大汶河流域2030年土地利用变化,2030年,研究区草地面积有所增加,耕地、未利用地以及水体面积基本不变,林地面积大幅度减少,而建筑用地有所增加。依据气象观测数据、NCEP再分析数据、CanESM2在RCP2.5、RCP4.5、RCP8.5情景下的大气环流数据,利用SDSM模型降尺度得到大汶河流域未来气候数据。（5）依据未来土地利用和气候数据变化情况,利用SWAT模型,模拟研究区未来生态水文过程。大汶河流域的年内和年际径流量均随着时间的增加而逐渐上升,但上升幅度不大,且RCP2.5、RCP4.5、RCP8.5三种情景下增加幅度逐渐增强。