发展流域生态水文模型对于研究干旱区水资源变化具有重要意义。本文以黑河上游流域为研究对象，在流域地形分析、植被格局的分析及关键生态水文过程的辨识的基础上，建立了黑河上游分布式生态水文模型，采用“流域-子流域-汇流区间-网格-山坡单元”的空间离散方法构建模型，以山坡为生态水文模拟基本单元，模拟植被生长、蒸散发、入渗、土壤热过程、土壤水分运动、地下水运动、坡面产流等过程，进而描述水文过程、冰冻圈过程及动态植被的相互作用。通过数值试验模型对模型结构进行了分析。结果表明，地形参数化方法对生态水文过程和径流模拟有显著影响。坡度及山坡形状影响了径流产生的快慢，同样降水条件下，坡度较大的山坡、凹性的山坡产生洪峰更大。坡度、坡向导致的辐射差异显著影响了地表蒸散发和径流的时空分布；气温变化导致的冻土过程变化对流域径流过程存在显著影响，而流域植被空间格局变化对流域水文过程同样具有重要影响。本研究对寒区及干旱区的生态水文模型发展及黑河流域水资源管理具有借鉴意义。