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全面系统认识地表、地下径流的相互作用对水资源的管理和水环境保护具有重要作用，地表-地下径流的耦合模拟是揭示地表-地下径流相互作用机制的有效方法之一。本研究旨在通过对不同气候区进行地表-地下径流耦合模拟，分析不同气候区流域的水量平衡、地下水补给量和基流量，为不同气候区的水资源管理和地下水补给量评估提供参考。
本研究以Nuthe流域(德国)和西苕溪流域(中国)为研究区，在对比分析两流域气候条件和降雨-径流关系差异的基础上，基于流域的基础数据，采用自主开发的WATLAC模型对两个流域进行长序列时段的地表-地下径流耦合模拟，根据实测数据进行参数的率定和验证，采用多目标包括河道径流、水量平衡、地下水位等来评估模型的模拟效果。最后基于两个不同气候区的地表-地下径流耦合模拟结果，比较分析Nuthe流域和西苕溪流域的水量平衡关系，两流域地下水补给量的日、月、年变化及与降雨、蒸散发的关系，以及河水与地下水的相互交换量。论文得到的主要结论如下：
(1)Nuthe流域日、月径流模拟效率系数约为0.6，和已发表的干旱区中尺度低地流域河道径流模拟精度相当，模拟精度偏低与当地地表水系受灌溉水渠和部分水库的影响有关；西苕溪流域的横塘村和范家村水文站日径流模拟效率系数接近0.8，模型能够较好再现研究区的径流过程，但部分年份的洪峰模拟值高于观测值，可能是由于模型中未考虑上游水库调蓄作用引起；模拟的两流域多年平均径流相对误差均小于5％，在径流总量模拟上取得了较好的精度。
(2)根据模型输出的水量平衡结果对两个流域进行水量平衡分析。计算时段1981月1月1日-1989年12月31日内，Nuthe流域中，6.6％的降雨以植被冠层截留和蒸散发的形式离开，剩余的93.4％则以净降雨到达地面，其中土壤蒸散发量占年均降雨量的64.2％，地下水补给量占年均降雨的16.9％。河道径流由坡面流、壤中流、基流组成，占年均降雨的23.6％。西苕溪流域中，7.9％的降雨以植被冠层截留和蒸散发的形式离开，剩余的92.1％则以净降雨到达地面，其中土壤蒸散发量占年均降雨量的34.0％，地下水补给量占年均降雨的24.3％。河道径流占年均降雨的52.0％。
(3)Nuthe流域和西苕溪流域的年均地下水补给量分别为68.0mm、353.6mm，和土地利用、土壤类型关系密切，主要相关参数是土壤渗透系数和植被根深。两流域的地下水补给量年际变化较小，月际变化明显，表现为Nuthe流域冬春季地下水补给量大，夏秋季小；西苕溪流域地下水补给量春夏季大，秋冬季小。两流域的地下水补给量差异主要是由流域的气候条件不同引起的，在Nuthe流域，降水主要分布在冬季和夏季，表现为冬季降雪、夏季降雨，而流域内蒸散发量的年内分布为夏秋季高，冬春季低；西苕溪流域则是降雨和蒸散发量均在夏季达到最高。月地下水补给量主要受降雨和蒸散发共同影响，和降雨强度也有关系。
(4)从模拟结果来看，Nuthe流域地表—地下水交换明显，基流量占河道径流的64.0％，西苕溪流域的基流量占河道径流的32.7％，两流域基流量的年内和季节变化都比较较小。