黄河流域三门峡水库到花园口段历史上是洪灾多发区域，选取黄河流域三门峡水库以下花园口水文站以上集水面积为研究区域(含411个气象站，8个蒸发站)。将分布式时变增益水文模型与大气中尺度非静力模式MM5耦合应用于黄河三门峡水库到花园口流域。分布式时变增益模型在垂直方向上将土壤分三层—地表以上，表层土壤，深层土壤，在子流域内采用改进的Bagrov降雨蒸散发模型进行蒸散发计算，基于超渗产流机制进行产流计算。通过时变因子考虑了覆被影响优先计算地表径流，而后计算下渗量；在表层土壤计算壤中流，壤中流正比于土壤湿度；在深层土壤内，地下径流与深层土壤湿度成正比关系。本研究结合动力网络的理论，将河网建立成无尺度网络，又将网络分成坡面与河道两部分来进行汇流计算。子流域内坡面汇流和河道汇流采用运动波法，计算过程中忽略动量方程中的摩阻项；河网汇流计算从河源向流域出口按照编码从大到小计算逐河段计算。该模型基于空间分辨率为90m×90m的数字高程模型数据构建数字流域水系，应用数字高程流域水系模型DEDNM(Digital Elevation Drainage Network Model)进行子流域划分和生成流域水系拓扑关系，将流域划分为2022个子流域。运用中尺度非静力模式MM5进行降雨预报和气温预报，将之作为分布式时变增益水文模型降雨和蒸发计算的输入，在它们耦合过程中增加了一个预报降雨修正系数进行预报降雨的订正。实现了定量降水预报与洪水预报的结合，为花园口防汛工作提供预报信息，2007、2008年汛期在业务中运行，该模型提供的水位和流量模拟结果为气象部门防汛和决策服务提供了有力的科学依据，为防汛减灾带来巨大的经济效益和社会效益。