径流观测不确定性是水文学研究领域尚未解决的关键问题之一。当前研究多集中于观测不确定性的来源及其影响解析等，但关于观测不确定性对径流情势特征指标变化趋势的影响研究较少。本文利用1971—2020年黄河水源涵养区5个水文站（黄河源区黄河沿、唐乃亥和兰州站，渭河咸阳站和伊洛河黑石关站）日径流观测序列，结合正态分布误差模型和趋势检验，检测了观测不确定性影响下五大径流情势特征（量级、事件发生频率、变率、历时和出现时间）16个指标的变化趋势，并采用不确定性宽度、指标斜率显著性变化的个数占比、变异系数和偏离程度量化了观测不确定性的影响。结果表明：① 所有站点径流情势呈现低流量显著增加，高流量、平均流量、变率和历时显著减少的特征；黑石关站平均流量和高流量量级、变率和历时显著减少，频率显著增加；咸阳站低流量量级和出现时间显著增加，高流量量级、频率和变率显著减少；黄河源区低流量量级和高流量出现时间显著增加，低流量频率、高流量量级和变率显著减少。② 观测不确定性对28.75%的径流情势特征指标的变化趋势影响明显，其中11.25%的指标变化趋势由显著变为不显著和17.5%的指标由不显著变为显著；对其他指标的变化趋势没有影响，其中变化趋势仍保持显著的指标占比为18.75%，变化趋势仍不显著的指标占比为52.50%。③ 观测不确定性对频率指标的变化趋势影响最大，影响次之为历时指标、变率指标和出现时间指标，而对量级指标的影响最小。

预估气候变化和水库运行对流域水文情势的影响，对于变化环境下流域水资源安全、生物多样性保护和水生态修复治理具有重要意义。本文基于经偏差校正的气候模式数据，应用改进水库模块的SWAT模型和水文指标法，预估了21世纪气候变化和水库运行对长江流域水文情势的影响。研究表明：① 相较于原模型，改进水库模块的SWAT模型对典型水文站日径流和水文情势指标的整体模拟效果有较好提升，其中日径流模拟值与观测值的NSE（Nash-Sutcliffe Efficiency Coefficient）和KGE（Kling-Gupta Efficiency Coefficient）分别提升0.01~0.26和0.01~0.08；② 未来气候变化使长江流域径流呈上升趋势，其中1—4月份流量增加较为明显（最大增幅为17%），同时增加了汛前流量变异性（最大增幅为18%）、极端洪峰流量发生次数、极端洪峰流量历时和流量正变化率；③ 水库运行增加了枯季径流（最大增幅为67%），减少了极端洪峰流量的发生次数（最大变化幅度为-16%），并缩短了极端洪峰流量（-10%~-4%）和极端枯季流量（-51%~-38%）的历时，提升了径流的稳定性。长江上游控制性水库群运行部分抵消了未来气候变化对径流的影响，但受调蓄规则和库容总量的局限其对径流的调控能力仍很有限，未来需要充分考虑气候变化的影响规划水库建设或动态优化水库调蓄规则。

“亚洲水塔”水资源供给对流域国家的经济生产至关重要。在“亚洲水塔”地区，气候变化与经济发展改变了水资源的供需平衡，传统研究多集中于水塔缓解流域下游地区的水压力状况，而更深层次量化水塔对经济发展的惠益尚未涉及。为此，本文基于跨部门影响模型比较计划（ISIMIP）的水数据，构建缓解水压力指数并结合改进的适应性区域投入产出模型（ARIO）从生产视角评估其经济效益，以探究二者的关系。结果表明，“亚洲水塔”缓解流域国家水压力具有与地理位置相关的空间依赖性，中亚是其地区时序变化的核心动力。“亚洲水塔”对所有流域国家缓解水压力的经济效益高达国内生产总值（GDP）的13.06%，并表现出显著的空间分异性，受惠国主要聚集于中亚与南亚地区，包括不丹、尼泊尔、塔吉克斯坦与吉尔吉斯斯坦等国家（经济效益均大于GDP的80%）。经济效益不仅取决于水压力的缓解程度，也受到受惠国的经济结构影响，特别体现在孟加拉国。同时，“亚洲水塔”的边际经济效益随着水压力缓解度的增强呈现加大趋势，标志着“亚洲水塔”供水减少对“高收益国家”影响程度会远大于“低收益国家”，差异高达2.63倍，特别是低发展的不丹等国家。反之，“亚洲水塔”的供水增加会使部分低发展国家得到最多的经济惠益。依赖性叠加经济生产推动“亚洲水塔”更重要。综上，呼吁流域国家联合行动保护重要的“亚洲水塔”，制定综合考虑供需平衡的长期水资源规划，以期为促进环“亚洲水塔”经济圈，特别是低发展国家的可持续发展提供参考。

作为理解当代可持续性挑战的概念框架，全程耦合强调了人地系统动态互动的多区域联系，将其用于探究区域内外的水供需相互作用能够为水资源可持续管理提供理论支撑。本文基于该框架，应用环境扩展的投入产出法与WWZ增加值分解法，量化了中国虚拟水贸易中发送—接收系统以及外溢系统的全程耦合强度与联系，并评估了虚拟水贸易对区域产生的影响。结果表明：① 2012—2017年中国各省份内部消费虚拟水量平均占总虚拟水量的78.05%；各省份以远距离虚拟水贸易为主，平均是周边虚拟水贸易强度的4.96倍；制造业和农业所消费的虚拟水最多。② 与外溢系统相关的上游和下游虚拟水溢出量呈增多趋势，平均占总贸易虚拟水量的46.28%；江苏和吉林产生了最多的上游虚拟水溢出，新疆和黑龙江产生了最多的下游虚拟水溢出。③ 2017年上游虚拟水溢出最大的驱动力为制造业和建筑业，下游为制造业和农业；远距离贸易产生了较多的上游和下游虚拟水溢出。④ 虚拟水贸易使中国SDG 6.4目标的实现提升了5.75%，远距离贸易产生的贡献高于周边贸易；虚拟水贸易最有利于缓解经济发达水资源禀赋差的省份用水压力，但对部分经济非发达省份产生了负面影响。