本研究以揭示变化环境下水文循环演变机理及水资源调控策略为目标，围绕“变化环境下流域尺度水文要素变异及关联变异的时空特点”、“气候变化的大尺度特征与人类活动的小尺度特征相耦合问题”和“水库群调控方式对环境变化的响应”等三个关键性科学问题，针对流域尺度水资源管理系统中供水侧、需水侧、调控侧三个层次，系统研究水资源开发利用对环境变化的响应。供水侧，提出了水文气象多维要素相依关系变异诊断方法，耦合气候模型与水文模型分析了重构和预测了不确定背景下径流序列;需水侧，分析了不同气候情境下农业需水对环境变化的响应，量化了降水总量、降水次数以及降雨过程的随机性对作物灌溉需水的影响;调控侧，构建了黄河流域(梯级)水库优化调度模型，揭示了多重不确定性因素在水库优化调度系统中的传播过程，分析了历史与未来不同时期水库运行规律及兴利效益，提出了考虑水资源供给侧与需求侧关联性与随机性的随机优化调度算法。此外，项目建立了黄河流域水文、气象、农业、地理数据库，形成了涵盖气候模型、水文模型、作物模型、梯级水库联合调度、不确定分析及水文统计分析等系统性研究框架，分析了不同气候情景下黄河流域梯级水库运行规律及兴利效益变化情况。依托此研究现阶段已发表学术论文28篇（其中第一标注12篇）、已毕业博士生2名、硕士生3名。