水是人类赖以生存的根本,是人民生活、城市生产的基础。城市供水安全关系着国计民生,是城市可持续发展的必要保障。地表水是城市供水的重要来源。西安是我国东西部连接的纽带,在全国具有举足轻重的政治、经济地位。研究西安市主要供水河流的水文丰枯演化特征及供水安全,对西安市水资源的规划和调度具有重要意义。伴随着西安城市的发展,城市需水量、供水工程都在发生变化。据规划,“引汉济渭”工程建成后目前向西安市供水的石头河水库将主要向宝鸡地区供水,因此未来向西安城镇供水的当地主要地表水源为:黑河、石砭峪河和辋川河,而随着气候、环境的改变,各河流的径流量、丰枯补偿及干旱特征可能也已发生改变,如何在维护城市生态环境的前提下,有效保证城市供水安全是一个亟待解决的问题。因此,本研究选取位于秦岭北麓,对西安市供水有重要作用的黑河、石砭峪河和辋川河,利用非参数核分布原理建立了径流的边缘分布;利用多变量频率分析法的二维Copula函数理论和Vine Copula函数理论分析了径流的丰枯遭遇概率和重现期;利用游程理论和完全嵌套阿基米德Copula函数,分别从需水角度和各自径流水平角度对3条河流的干旱特征进行了研究;最后,进一步利用PTM(Partial trend method)法、去趋势预置白处理的曼-肯德尔秩次法(Trend free prewhitening Mann-Kendall)以及“靴带”(Bootstrap)检验,对3条河流季节尺度和年尺度下主要水文变量的变化趋势和突变进行了分析,并结合“引汉济渭”工程,对变化环境下如何调整城市水资源,保证城市供水安全进行了研究。得出的结论主要有:(1)主要供水河流黑河的径流分布特征近年来发生了较大改变,黑河黑峪口多年平均径流量为5.37亿m~3,比当时黑河金盆水库建库时的计算值小了1.3亿m~3。本次研究得到黑峪口水文站年径流的的变差系数C_v=0.56,偏态系数C_s=1.4C_v,与金盆水库建库时采用的C_v=0.37,C_s=3C_v,差别是比较大的;而石砭峪和李家河近年来的分布特征也有一些变化。(2)春、夏、秋3季,黑河、石砭峪河、辋川河3河径流之间两两丰枯同步的概率较大,春季为54.7%,夏季为47.2%,秋季为58.5%,而冬季约为20%。从丰枯同步概率上来说,春、夏、秋3季石砭峪河和辋川河对黑河的整体调节能力非常有限,冬季则具有一定的调节作用。(3)从需水角度分析,黑峪口干旱历时的均值约为3.79个月,烈度的均值约为4726万m~3,峰值的均值约为1351万m~3。1993年以后黑河干旱历时、烈度和峰值都有明显增强趋势;10年以下相同重现期时3站的历时相差不大,但10年以上相同重现期时石砭峪的干旱历时较短,而相同重现期时,总体上黑峪口的烈度率和峰值率略大于其他两站。总体来看,黑峪口的干旱程度稍大于其他两站。单阈值计算的干旱历时、烈度和峰值同时出现的轻、中、重型干旱事件中,石砭峪河的计算结果分别为0.174、0.350、0.177,同现概率计算结果相对较大,其相应重现期分别为3.113年、1.549年、3.060年,相对较短;辋川河的同现概率最小,重现期最长。(4)从季节尺度来看,3河径流春季基本都呈显著下降趋势,夏季呈微弱下降或无明显趋势,秋季都呈无明显变化趋势,但冬季3河径流变化趋势区别比较明显。从年尺度来看,黑河径流显著下降、辋川河次之,石砭峪河无明显变化。从年尺度和流量区间角度来看,黑峪口1984～2011年间相比1956～1983年间,年径流量整体下降趋势指数达到了-4.1692,石砭峪只有-1.5485,李家河为-2.9511。总的来看,黑峪口径流4季都存在突变点,石砭峪春季和冬季有突变点,李家河只有春季有突变点。(5)若将石头河水改供宝鸡,“引汉济渭”按规划2030年调入西安市水量8.32亿m~3,归还被挤占的农业和生态用水,西安市2030年在50%水平年余水量约0.45亿m~3,75%水平年缺水量约1.68亿m~3,缺水率6.7%;95%水平年缺水约4.98亿m~3,缺水率18.7%。其中城镇供水在50%水平年余水量0.35亿m~3;在75%水平年缺水量0.11亿m~3,缺水率0.6%;在95%水平年缺水量1.94亿m~3,缺水率11%。若遇干旱年,建议西安市可以通过适当提高地下水开采量的同时,降低农业灌溉用水和生态用水保证率并在条件允许下加大“引汉济渭”配水量以达到供需平衡。