2005年,习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”的理念,党的十九届六中全会指出要力抓生态文明建设,推动美丽中国建设迈出重大步伐。永定河是贯穿京津冀生态功能区的天然走廊,是区域协同发展在生态领域率先突破的着力点,开展加强永定河生态环境保护意义重大。然而,受气候变化和人类经济社会活动的影响,永定河流域面临水资源匮乏、河道生态水量严重不足、部分断面水质较差、水环境承载力下降、生态系统退化等问题。景观格局的演变规律可诠释人类活动对土地利用的变化及河流水文水质的影响,因此,综合考虑永定河流域人类活动、土地利用与水资源、水环境间的关系从而进行景观格局变化与流域水文水质关系的研究有着重要意义。本研究基于遥感技术和地理信息系统技术,分析了流域土地利用/景观格局变化情况,建立了HSPF水文模型,分别模拟了流域的径流和水质情况,并设立不同的土地利用和气候演变情景,探究了不同条件下流域径流和水质的演变情况,指出了流域景观格局与水文水质的关系,主要研究结论如下:（1）对流域土地利用面积变化及单一土地利用动态度和土地利用转移矩阵研究发现:1995-2018年,流域林地和建设用地面积持续上升,耕地和水域面积呈现先减少后增加现象,草地和未利用地面积则是先增加后减少,其中面积变化速度最快的是建设用地,其次是林地;各土地利用类型间发生着互相转化现象,主要体现在耕地、林地、草地和建设用地之间,其中耕地主要转化为林地、草地和建设用地,林地和建设用地均主要由耕地和草地转化而来。应用Fragstats4.1软件分析了流域景观格局的变化特征,结果表明:流域景观呈现破碎度和复杂程度下降的趋势,同时景观的分布趋于均匀化,连通性不断降低。随着人口增长和城市化水平的提高,建设用地的聚合程度和连接程度呈上升趋势;受近年来集中输水和生态补水影响,水域的景观优势度2018年超过耕地达到最高水平。（2）采用HSPF水文模型进行流域的径流和水质模拟,以2014-2016年为率定期,2017-2018年为验证期进行参数的率定和验证。模拟结果显示:年径流实测值与模拟值相对误差（Re）均控制在10%以内;月径流模拟率定期和验证期内纳什系数（Ens）均在0.7左右,相关系数（R）均在0.9左右。水质的实测值与模拟值相对误差（Re）均控制在10%左右,纳什系数（Ens）和相关系数（R）分别在0.7、0.9左右。模拟结果总体上符合实测数值变化趋势。（3）根据已率定好的参数,分别设置了不同的土地利用情景和气候情景进行径流和水质模拟,结果表明:耕地的水源涵养能力要大于林地和草地,土地利用情境一（L1）和情景二（L2）径流量与基准情景（L0）相比分别减少了19.39m~3/s、28.87m~3/s;污染物浓度L1＞L2＞L0,说明人类活动的加剧会影响河流水质,林草的存在会对水体有一定净化作用。气候变化情景一（C1）径流量增加了4.74m~3/s,情景二（C2）下降了7.58m~3/s,说明降雨和温度的增加对径流的作用相反;COD浓度C1＞C2,NH3-N和TP浓度C2＞C1,说明COD对温度的敏感程度不如NH3-N和TP。（4）皮尔逊（Pearson）相关分析及冗余度（RDA）分析结果表明:在景观水平上,景观形状复杂程度的降低和景观聚集性的对径流有促进作用,景观破碎程度的下降有利于降低COD的浓度。类型水平上,耕地斑块数量的减少、人类活动的加剧不利于径流产生,而水域斑块数量的减少、林地的破碎程度下降和连接程度的上升有利于径流的形成。草地景观聚集程度的上升以及建设用地的景观优势度、聚集程度和连接程度的上升会引起COD浓度的减少;未利用地的连接程度上升,NH3-N的浓度则会下降;水域的聚集程度上升会引起TP浓度的增加,未利用地的聚集程度的上升则会引起TP浓度的下降。