黄河源区是黄河流域的重要产水区和水源涵养区，近年来气候变暖导致黄河源区冻土退化加速、多年冻土活动层逐渐增厚。冻土的变化使黄河源区的水资源和涵养功能研究变得更复杂。研究明晰多年冻土变化状况、量化评估水源涵养量对多年冻土变化的响应，对黄河流域及青藏高原水资源科学管理具有重要意义。基于水文、气象及冻土等多源数据，对黄河源区多年冻土变化对流域地表径流和水源涵养量的影响进行了具体分析。结果表明，（1）1960—2020年间，黄河源区多年冻土呈退化趋势，活动层厚度增加10～25 cm，多年冻土集中分布区域逐渐缩小，到2020年部分区域多年冻土已退化消失。（2）黄河源区水源涵养量呈波动上升趋势，1979—2018年间有14年为负值，26年为正值，表明水资源总体上补给大于消耗。自1998年实施水量调度和退耕还林还草政策以来，水源涵养量逐步提升。（3）随着多年冻土退化（活动层厚度的增加），水源涵养量呈增加趋势。源头至黄河沿站和吉迈站至门堂站区域的水源涵养量变化，对多年冻土退化的响应最为显著。本研究有关结论可为黄河流域水资源管理和科学利用提供参考。

喜马拉雅水塔为亚洲提供了重要的水资源.多年冻土退化会对喜马拉雅河川径流产生重要影响.然而,该影响的严重程度仍然难以量化.本研究以喜马拉雅北麓最大的河流——雅鲁藏布江(YZR,简称“雅江”)流域为研究区,建立了耦合冻土活动层加深和地下冰融化的地表-地下耦合水文模型.研究结果表明,在2001～2022年间,雅江流域多年冻土退化导致地表直接径流以0.65km3/a的速率减少,而基流则以0.35km3/a的速率增加,地下冰融化对雅江年径流的贡献约为0.25%.“填充-溢出”机制可解释在全球不同多年冻土地区所观察到的基流随冻土退化而增减不一的矛盾.基流对河流溶解性有机碳(DOC, Dissolved Organic Carbon)浓度的稀释可导致河流DOC的延滞效应.本研究不仅为喜马拉雅地区的水资源管理奠定了坚实的科学基础,也为全球多年冻土地区河流流量和养分通量的变化机理提供了新的见解.

冻结层上水是支撑寒区生态系统的重要水源和维持寒区水热循环过程的重要纽带，科学认识冻土退化对冻结层上水的影响作用，对气候变化加剧下高寒地区水资源及生态保护具有重要意义。针对黄河源区多年冻土退化的水文效应，基于典型监测点冻土地温、含水率监测数据和黄河沿水文站断面径流变化数据，分析黄河源区多年冻土退化特征，探讨冻结层上水水位埋深和补给过程对多年冻土退化的响应。结果表明：2010—2020年监测点0～2.4 m剖面上平均升温0.42℃，多年冻土上界面埋深由2.1 m降至2.5 m，平均下降速率4 cm/a；以2018年为时间节点，冻结层上水埋深由0.9 m以浅降至0.9～1.8 m之间；冻土退化引起活动层融化期（5—10月）的径流过程提前、径流极值比降低、1月份径流过程线更加凸出。地温是控制冻结层上水变化的核心要素，在暖湿化的气候变化条件下，多年冻土退化将改变冻结层上水的动态特征及其与地表水之间的水力联系，进一步影响黄河源区的水文生态过程。

结合鞍山地区台安径流试验站土壤水试验数据，对双参数冻融模型进行东北冻土期土壤水预测的适用性。结果表明：双参数冻融模型土壤水预测值和实测值之间的误差总体低于10%,对于区域冻土期土壤水非线性预测具有较好的适用性。研究成果对于东北冻土期土壤含水量分布特征具有重要参考价值。

溶解性有机碳（DOC）的输移过程是流域碳循环中重要的组成部分，对全球碳循环产生重要影响。以大兴安岭多年冻土区的典型森林小流域—老爷岭流域为研究对象，获得2021年4月9日到6月30日冻融期降雨量、气温、土温等气象数据及逐日径流量、径流DOC浓度，计算了冻融循环期（4月9日—28日）和融化期（4月29日—6月30日）流域径流DOC的输出通量，揭示了径流DOC浓度及输出通量的影响因素。结果表明：（1）研究时段内，老爷岭流域径流DOC浓度变化范围为3.88—33.75 mg/L,流域上游的径流DOC浓度变化趋势与下游基本一致，DOC浓度随着温度的升高呈现下降趋势，4月份平均径流DOC浓度明显高于5、6月份。（2）研究时段内流域径流DOC总输出通量为3215.48 kg/km2,其中5月径流DOC输出通量高于4、6月份。径流量与径流DOC输出通量存在显著正相关关系（P<0.05）,是流域DOC输出通量的主导因素。（3）研究时段内流域DOC浓度与平均气温呈极显著负相关（R2=0.5048,P<0.001）;降水样品中的DOC浓度变化范围为1...

国内外对寒区冻土水文特性研究较为薄弱，尤其是冻土期产流机制研究更少，本文以黑龙江省汤旺河春季融雪径流为例，探讨了寒区冻土影响下中小河流的产流机制和规律，用实际成果资料分析了冻土期与洪水期产流对比关系，为冻土情况下中小河流水文预报、春季来水量分析计算提供了参考依据。

冻土覆盖率高的小流域的径流形成受温度因素控制明显,普通水文模型不适用,而常规冻土水文模型因需要较多的气象观测要素而难以应用。考虑冻土流域产流机制,利用青藏高原腹地风火山小流域2017—2018年逐日降水、气温、径流观测数据,以降水、气温为输入,径流为输出,基于长短期记忆神经网络（LSTM）建立了适用于小流域尺度的冻土水文模型,并利用2019年观测数据进行验证。模型得益于LSTM特殊的细胞状态和门结构能够学习、反映活动层冻融过程和土壤含水量变化,具有一定的冻土水文学意义,能很好地模拟冻土区径流过程。模型训练期R2、NSE均为0.93,RMSE为0.63m3·s-1,验证期R2、NSE分别为0.81、0.77,RMSE为0.69m3·s-1。同时,为了验证模型可靠性,将模型应用于邻近的沱沱河流域,模型训练期（1990—2009年）R2、NSE均为0.73,验证期（2010—2019年）R2、NSE分别为0.66、0....

为了解大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及其与降水和土壤水分的关系,利用电导率质量平衡法(CBM)进行基流分割,利用双累积曲线法(DCM)分析降水对径流组分的影响,利用交叉相关分析法(CAM)研究土壤含水量和径流组分之间的因果和时间延滞关系。结果表明:研究期流域基流流量为123.93 mm、地表径流量为65.43 mm,总径流量为189.36 mm。基流是河川径流主要补给来源,对年径流量的贡献高达65%。径流组分存在显著的季节性变化特征,其中5月份融雪径流期基流指数最低,为23%,基流随着降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐减少,同时,基流和土壤含水量没有显著相关关系;在生长季(7—9月份),基流指数均大于50%,其中8月份最高,达91%,基流随降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐增加,基流与土壤含水量存在显著相关关系(P<0.05)和延滞效应,说明流域森林土壤有良好的水分入渗、储存和排泄的水文功能。这些研究结果表明,大兴安岭多年冻土区森林小流域径流以基流为主要来源,森林土壤具有良好的水源涵养功能,起到了消洪补枯的作用。

以多年冻土为主要下垫面的寒区流域水资源对气候变化敏感,以长江源区为例,根据数字滤波法对直门达水文站1966-2015年月径流的基流分析结果,明确了长江源区径流及其不同成分的变化规律;进一步利用格兰杰因果检验和累积斜率法分别定性和定量地分析了降水和温度对径流组成的影响。结果表明:近50年来,长江源区总径流呈现增加趋势,2004年发生突变后年平均径流量增长36.49亿m3,基流和地表径流各贡献了50%;近50年持续地增温是引起径流变化的格兰杰原因,更有助于对河道径流成分变化的预测分析;对比径流突变前后,增温不仅改变降水形式,影响了地表产流,同时也改变了下渗后土壤水的冻融过程,对基流和地表径流改变的贡献率分别为90%和76%、高于降水变化68%和57%的贡献率。气候变化背景下,持续的增温对降水产流和下渗过程的影响,是多年冻土区流域径流成分变化的主要原因。

永翠河流域是典型的季节性冻土区,其径流变化过程对研究融雪径流规律具有非常重要的意义。采用滑动平均法和Spearman秩次相关检验法对流域年径流序列进行趋势分析。结果表明:永翠河流域径流年内分配不均,最大径流出现在6—7月份;径流年际变化较大,利用1995—2014年实测水文资料分析发现,近20a永翠河流域年径流变化呈显著性上升趋势,降雨径流变化趋势一致。