“自然—社会”水循环系统的变化引发了水文、气象等时间序列的非一致性，此时采用传统的工程水文计算方法，将会影响水资源规划管理、防洪抗旱决策等的准确性。因此，可靠的（非）一致性检验方法至关重要。为解决现有方法易产生误判的难题，提出基于相关系数的水文（非）一致性检验方法（CT）。该方法通过离散小波变换提取水文序列的高频纯随机成分，以纯随机成分与原序列之间的相关系数为依据，判别序列的（非）一致性。统计实验显示，与Bartels检验等方法比较，CT方法可显著降低存伪率，且随序列增长，判别结果的准确性和稳定性增强，尤其是对于非一致性序列表现更好。以1956—2020年间中国十大水资源一级区的地表水资源量为例，采用本文提出的CT方法判别，结果显示，东南诸河区、长江区、淮河区、珠江区及西南诸河区5个区域的地表水资源量序列表现出一致性，而松花江区、海河区、黄河区、辽河区及西北诸河区5个区域则表现出非一致性。结合已有研究结论，分析了气候变化与人类活动等外部驱动因子影响，间接证实了CT方法所得结论的可靠性。

基于全球动态植被模型集合TRENDY计划的控制实验，本文系统评估了全球尺度上CO₂—植被过程驱动的径流变化。结果显示，大多数全球动态植被模型认为CO₂通过调节植被促进了径流的增加，尤其是在热带、寒带和温带地区。进而，本文采用观测径流分离的全微分方法，分离出1116个受人类活动影响较小的流域中CO₂—植被驱动的径流变化，并与全球动态植被模型的结果进行了对比。发现全球动态植被模型普遍高估了大气CO₂升高所导致的径流增加，特别是在温带森林和寒带森林区域，且有9个模型在这些流域中的整体高估的绝对幅度超过20%。本文揭示了对全球动态植被模型进行改进与验证的重要性，指出这一过程对未来水资源评估和管理具有重要的现实意义。

南阿尔泰山克兰河表层沉积物和相邻表土brGDGTs的分子分布特征、随海拔变化、分子离散程度的结果表明，克兰河表层沉积物的brGDGTs主要为自生来源，而非相邻表土的外源输入。在克兰河1735 m的垂直海拔梯度上（702~2437 m），被广泛用于温度重建的MBT'_5ME指标在河流表层沉积物的变幅仅为0.07，转换成温度变幅不超过2.5 ℃，远小于实际的气温变幅（约11.1 ℃），这意味着克兰河表层沉积物brGDGTs的MBT'_5ME指标不能用于气温重建，很可能代表的是河水本身的温度变化。由于冰雪融水是克兰河的重要补给方式，因此该河流表层沉积物自生来源的brGDGTs实则受冰雪融水的强烈影响。据此，本文提出在常年受冰雪融水补给的高海拔或高纬度地区，冰雪消融导致的地质载体温度的变化，能够直接影响其brGDGTs的分子分布特征，最终影响基于相关指标来重建“大气”温度的可信性。这一认识，强调了利用brGDGTs开展温度重建研究时需充分考虑冰雪融水对沉积环境的影响，为高海拔和高纬度地区brGDGTs记录重建研究提供了有益参考。

在气候变化和人类活动影响下，干旱—半干旱区黄土堆积区正面临着土壤侵蚀的严峻挑战。定量评估黄土分布区的地表侵蚀对理解干旱—半干旱区环境变化、实现可持续发展具有重要意义。塔吉克斯坦境内分布有大面积的黄土和黄土区农牧业，存在严重的土壤流失，但对其地表侵蚀的研究较为薄弱。基于实地考察和GEE平台，利用Landsat 8地表反射率数据，采用随机森林（Random Forest）算法，本文识别了塔吉克斯坦的黄土分布范围，计算了黄土分布面积，并对塔吉克斯坦黄土堆积区地表侵蚀速率的时空分布特征进行了定量研究。首先，细化了塔吉克斯坦的黄土分布，阿富汗—塔吉克凹陷、泽拉夫尚河沿岸和阿赖山脉以北低地的黄土面积为3.74×10⁴ km²。随后，使用RUSLE模型评估了1901—2023年塔吉克斯坦黄土堆积区的地表侵蚀速率，其中微度侵蚀区域占比最多（44.96%），16.68%的区域在容许侵蚀速率附近（250~750 t·km^-2·a^-1）。强烈侵蚀及以上占比14.25%。地貌部位对地表侵蚀强度具有显著影响，平原地区黄土侵蚀速率较低，山地黄土侵蚀速率较高。1901—2023年平均土壤侵蚀速率为1690.99 t·km^-2·a^-1，呈波动上升趋势，侵蚀速率增加了708.77 t·km^-2·a^-1。微度、轻度侵蚀强度的面积占比呈下降趋势，其他侵蚀强度的面积占比均呈增长趋势。对比北半球不同黄土沉积区，发现通过实施生态修复和水土保持工程，中国黄土高原和美国大平原的土壤侵蚀速率均显著下降。因此，在塔吉克斯坦黄土区地表侵蚀日益严重的情况下，应综合考虑自然环境修复和人类生产生活需求，制定和实施适宜的水土保持政策，实现人与环境的可持续发展。

羌塘内流区是青藏高原重要的组成，拥有独特的河湖拓扑关系和流域地形特征。受该区域精细化流域水系数据缺失的影响，现有研究对羌塘内流区的水系格局与河流地貌特征尚未开展全面分析。本文通过创新羌塘内流区流域水系提取方法，进而研制该区域高精度流域水系数据集，揭示内流河的空间分布与河流地貌特征，探讨内流河发育差异与所处流域的地形、气候条件和水文补给等因素的空间相关性。结果表明：羌塘内流区拥有约430个相互独立的子流域，汇流面积大于50 km²的河流共1373条，河流平均长度约32.62 km，河流的侵蚀基准面海拔集中在4000~5000 m范围内。以子流域为统计单元，流域河网密度平均值为0.10 km/km²，平均加权河道纵比降为5.56‰，河流剖面形态主要表现为凹型偏平直态。相较于气候因素与水文补给关系，流域面积大小与流域地形特征对水系发育影响更为显著，更大的流域面积将有助于形成更大规模的河流网络与偏下凹形态的纵向河道，而在高程落差和坡度较大的流域内河流纵剖面相对更为陡峭。本文探讨了青藏高原内流河的空间分布、发育特征和对应影响因素，为开展气候变化背景下青藏高原地表系统科学研究提供了河流地貌的基础数据与规律特征。

梯级水库群联合运行对河流水沙与地貌形态产生深刻影响，末级枢纽作为梯级水库群影响的叠加区域是河道演变关注的重点。本文以汉江兴隆水利枢纽下游108 km河道为研究对象，通过对1977—2023年实测水文泥沙和地形数据分析，研究枢纽下游河床冲淤强度与滩槽分布、断面形态、同流量—枯水位及秋汛过程等变化特征，结果表明：① 南水北调中线工程与兴隆水利枢纽联合运行后，兴隆站径流量、输沙量减幅分别为15.40%和73.9%，其中500~800 m³/s流量级比例由1980—2013年的21.10%增加至2014—2023年的43.12%；② 1977—2023年汉江兴隆—仙桃段枯水河槽、平滩河槽总冲刷量分别为1.24×10⁸ m³和1.57×10⁸ m³，78.52%的冲刷量分布在枯水河槽；③ 1977—2016年兴隆至仙桃段河床表现为“低滩和深槽冲刷”，2016—2023年转变为“深槽冲刷、低滩淤积”，即航道工程发挥了固滩稳槽作用；④ 2014—2023年兴隆水利枢纽下游同流量—中枯水位为降低态势，受河床冲刷、航道工程、流量过程等影响，近坝段同流量—中枯水位差值和床面比降表现为同步性降低态势；⑤ 兴隆—仙桃段枯水河槽冲刷的主因是含沙量降低，其次为航道工程实施，第三是径流量变化，其中2016—2023年期间的影响比例分别为63.33%、25.79%和10.88%，秋汛强度的相对增强加大了河床冲刷强度。本文研究结果可进一步加深流域水利枢纽运行、航道工程等人类活动对坝下游河床演变、水位变化等影响的认识。

全球变暖导致青藏高原冰冻圈发生显著萎缩，影响了江源区的水质安全。基于长江源布曲流域2021—2022年6—10月采集的126个河水样品，应用Piper三线图、Gibbs图、相关性分析、离子比值等方法，分析了不同下垫面流域河水化学特征及控制因素。结果表明：① 布曲流域下游河水TDS值高于上游，并且不同下垫面覆盖流域河水水化学类型存在差异；冬克玛底流域冰川覆盖率较高，水化学离子以Ca²⁺和$HC{O}_{3}^{-}$为主，其他流域下垫面冰川覆盖率较低，水化学类型以$HC{O}_{3}^{-}$·$S{O}_{4}^{2-}$-Ca²⁺·Mg²⁺型和$HC{O}_{3}^{-}$·$S{O}_{4}^{2-}$-Ca²⁺·Mg²⁺·Na⁺型为主。② 河水主要离子浓度与径流量呈负相关关系，可能与稀释作用有关。③ Gibbs图表明，河水离子浓度与岩石风化密切相关；结合离子比值关系分析得出，布曲流域主要源于碳酸盐岩和硫酸参与的硅酸盐岩风化，火车站流域主要源于蒸发盐岩和碳酸盐岩，而上游冬克玛底冰川流域河水主要受碳酸盐岩影响。④ 通过正向地球化学模型计算，冬克玛底流域阳离子来源中碳酸盐岩占73.2%，硅酸盐岩和蒸发岩次之，降水贡献率最低。⑤ 布曲和冬克玛底流域出口河水离子浓度与气温显著负相关，表明在全球变暖背景下，冰川和冻土变化可能影响冰冻圈流域河水化学组成，进而影响江源区的水质安全。研究结果可为江源区生态环境保护和水资源开发利用提供科学依据。

新石器—青铜时代自然环境波动变化对农业发展的影响一直备受关注。荥阳盆地是中华文明起源和早期农业发展的重要区域之一。但目前荥阳盆地新石器—青铜时代农业时空演化格局与水文地貌环境变迁的关系尚不清楚。本文基于两处详细测年的湖沼地层，集成已有湖沼地层年代、高程数据，重建了荥阳盆地新石器—青铜时代4个时间节点（~8000 a BP、~6000 a BP、~4500 a BP和~3600 a BP）的湖沼水域分布；再结合已有植物浮选资料，探讨了农业时空分布格局与水文地貌环境的耦合关系。结果显示：① 在~8000 a BP，荥阳盆地湖泊广布，并于~6000 a BP达到鼎盛。盆地湖泊在~4500 a BP明显萎缩，至~3600 a BP，盆地中大的湖泊不断萎缩并分解为数个小湖泊。② 新石器—青铜时代荥阳盆地形成了以粟、黍、稻为主的农业结构。整个新石器—青铜时代，盆地周边山地丘陵区多为粟黍为主的旱作农业模式，在冲积平原区则存在粟黍旱作与稻作的混合模式。但在冲积平原与周边山地丘陵交接地段，不同时期农作物结构存在旱作与旱稻混作模式的变化。结合已有荥阳盆地周边地区气候重建资料，发现仰韶文化时期是荥阳盆地全新世湖泊分布范围最广的时段，不仅在平原区，临近平原的山地丘陵及部分黄土台地上也有水稻的种植，是新石器—青铜时代稻分布范围最广的阶段。因此，荥阳盆地新石器—青铜时代的水文地貌环境格局明显影响了区域农业发展。

水资源是水—能源—粮食（WEF）系统纽带关系的重要组成部分，因此从水资源的角度分析WEF系统所面临的压力至关重要。然而，现有研究很少从区域贸易的角度探讨中国省际贸易如何对当地WEF系统的水资源消耗和压力产生影响。本文首先核算了省级WEF用水清单，随后采用多区域投入产出模型和SSP-RCP多情景分析方法，评估了各省份WEF系统中由消费驱动的用水量、水压力的外部贡献及传递路径、以及未来隐含用水的变化。结果表明，全国WEF系统隐含在国内贸易中的用水足迹占能源和粮食部门用水量的43%，占总取水量的25%。广东、浙江、江苏、河南和北京是隐含水流入量最大的5个省份。在水资源外部影响方面，山西水压力的外部贡献主要由能源部门主导，其余省份则由粮食部门主导。在高缺水压力省份中，内蒙古、新疆、甘肃、河北、宁夏和辽宁省水压力的外部贡献为30%~50%，且大多数省份对高缺水压力省份能源部门的水消耗高于对低缺水省份的，而粮食部门则呈现相反趋势。到2030年和2050年各情景下大部分省份的隐含水流入量将达到基准年的1.3~1.6倍，多数省份高水压力路径隐含用水呈现上升趋势，能源部门变化尤为显著。本文强调了省际贸易中水压力传导的主要模式，并探讨了供给侧和消费侧的双向缓解措施，发现高缺水压力省份的本地节水措施和更合理的贸易结构对于水资源的综合利用以及基本资源的可持续供应至关重要。

水库运行改变了坝下游水沙输移条件,在河道冲刷的同时,引起水位过程出现适应性调整。本文以长江中游荆江河段为对象,采用多项式拟合法,对比分析1991—2016年间分级流量—水位变化特征,采用基于河流动力学原理的分离变量法,识别河道冲淤、下游控制水位及河床综合糙率等变化对分级流量—水位变化的影响程度。研究表明：1991—2016年间,长江中游荆江河段同流量—枯水位呈下降趋势,2009年以来降幅增大;河道冲刷是引起同流量—枯水位下降的主控因素,河床综合糙率增加抑制了同流量—枯水位下降起到积极作用。1991—2016年间,荆江河段同流量—洪水位经历了先减小后增大的“凹”线型变化,2003年以前洪水特征为“高洪水流量—高水位”,2009年以来逐渐演化为“中大洪水流量—高水位”,同流量—洪水位特性发生转变;河床综合糙率增大是同流量—洪水位抬升的主控因素,河道冲刷抑制了同流量—洪水位的抬升态势。在航道条件及防洪情势上,应重点防控近坝段沙质河段冲刷引起的水位下降溯源传递作用,其洪水流量—水位特性的转变,不利于减缓荆江河段的防洪压力。

重庆主城区河段河道泥沙冲淤事关防洪、航运及码头作业等,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。本文依据原型观测资料,以三峡水库175 m试验性蓄水前后河段的泥沙冲淤规律为基础,结合河床组成分析和一维数学模型,计算提出河段悬移质泥沙走沙基本条件,并应用于减淤调度实践中。结果表明：① 三峡水库175 m试验性蓄水后至2012年重庆主城区河段河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期,2013年后上游来沙减少使得河床冲刷强度再次增大;② 当寸滩站流量大于4000 m ³/s、坝前水位低于167 m时,河段开始走沙;当寸滩站流量增大至超过5000 m ³/s、坝前水位下降至163 m时,河段走沙能力增强;加大水库自163 m水位的消落速度,能够避免库尾河段产生累积性淤积。

提高黄河下游游荡段的输沙能力是河道治理的主要任务,而河道输沙效率（排沙比）受到来水来沙条件和河床边界条件的共同影响。本文基于1971—2016年花园口—高村河段（简称花高段）的实测水沙及地形资料,计算了花高段的平均河相系数及水沙条件（来沙系数和水流冲刷强度）,从汛期和场次洪水2个时间尺度,定量分析了排沙比与水沙条件及前一年汛后主槽形态之间的响应关系。分析结果表明：① 汛期和场次洪水排沙比与来沙系数呈负相关,与水流冲刷强度呈正相关,临界的汛期不淤来沙系数为0.012 kg?s/m ⁶,场次洪水排沙比与来沙系数及水量比的决定系数为0.76;② 游荡段排沙比与河相系数呈负相关,当河相系数大于15 /m ^0.5时,河段排沙比基本小于1;③ 以来沙系数与河相系数为自变量的汛期排沙比计算式的决定系数为0.82,计算精度较高,对于场次洪水排沙比而言,断面形态的影响权重大于来沙系数。这些排沙比计算公式能够反映游荡段的输沙特点,有助于定量掌握断面形态及水沙条件对河道输沙能力的影响。

2002年开始的黄河调水调沙改变了进入黄河口的水沙条件,必然引起尾闾河道地貌的显著调整。根据黄河尾闾河道利津以下的断面实测高程数据,建立基于正交曲线网格的河道DEM,结合河床形态与水沙条件变化,综合研究黄河尾闾河道冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,调水调沙以来尾闾河道冲刷明显,2002—2017年累计冲刷6240万m ³,根据冲淤速率可以分为3个阶段：快速冲刷阶段（2002—2005年）冲刷速率为1443万m ³/a;冲刷减慢阶段（2006—2014年）冲刷速率为139万m ³/a;以及淤积阶段（2015—2017年）,淤积速率为263万m ³/a。其中,调水调沙初始4年尾闾河道的冲刷量占总冲刷量的80%,2006年以后冲刷强度逐渐减弱,甚至转为淤积。从季节上看,主要表现为汛期冲刷,非汛期淤积;从空间上看,越往口门方向,冲刷强度越小。调水调沙改变了入海水沙的年内分配,造成了尾闾河道的持续冲刷,入海流路也发生多次调整。但经过多年冲刷,河床整体下切,加上河口淤积延伸影响,调水调沙对尾闾河道的冲刷效率在持续降低。受河口海域淤积影响,近口门段在经历冲刷后转为淤积,河道纵比降减缓,增加了尾闾的不稳定性。

发达国家的经验表明,基于低影响开发的雨洪管理措施可以有效缓解城市雨洪灾害。聚焦中国海绵城市建设过程中新旧城区的关联性问题,提出“现状评估—低影响开发指标分解—建设效果模拟验证”的雨洪管控路径。以湖南省凤凰县为例,基于城市内涝模型,对新旧城区进行雨洪风险性评估与改造可行性评估,在现状评估基础上,构建低影响开发控制指标分解体系,实现低影响开发理念和技术从宏观控制策略到详细规划过程中的落实,最后通过内涝节点的滞水量计算验证雨洪管控效果。结果表明：凤凰县旧城区所面临的雨洪淹没风险高于新城区;旧城区现状年径流总量控制率明显低于新城区,且旧城区改造可行性较低。在新旧城区协调统筹的整体性视角下,构建“城区—街区—地块”的三级指标分解体系可以实现径流总量与峰值的消减,但在暴雨情境下,单独依靠低影响开发措施缓解内涝较为困难,基于滞水量完善灰色基础设施可以有效控制短时强降雨导致的雨洪灾害。