受气候变化和人类活动的双重影响，流域水文序列出现了变异，颠覆了工程水文学中的水文序列"一致性"前提，给水利工程的设计、运行和管理带来了更大风险。本课题针对渭河、淮河、北江3个典型流域，分析变化环境下水文序列、水文极值时空分布的演变规律和变异特征，诊断水文序列和降雨-径流关系的变异；把统计方法与分布式水文模型相结合，辨识水文序列变异的关键驱动因子及物理归因，区分气候及下垫面变化对流域水文序列变异的贡献，构建水文序列变异的量化指标体系，发展水文序列变异的诊断理论体系与方法；定量分析非一致性水文序列统计特征与环境因子的变化关系，考虑降水、蒸发、径流、洪量等要素，建立基于时变统计参数、多变量融合的非平稳水文序列重构模型，提出变化环境下水文序列重构的理论与方法，实现典型流域非一致性水文序列的重构。研究成果可为变化环境下的工程水文分析计算提供科学依据，对推动工程水文学的发展具有重要的意义。