流域水文模型是认识黄河流域水文过程及其水资源演化规律的必要手段.该文结合国家"973"项目和国家自然科学基金资助项目,在详尽综述国内外以及黄河流域径流机理模拟、水文模型研究现状的基础上,选择半干旱半湿润地区的径流形成机理及其过程、流域水文模型作为论文的主攻方向.论文的主要研究成果和创新点包括:(1)分析探讨了考虑陆地表面过程不均匀性的两类水文模型:①新安江模型、以及它的一些有特色的改进模型:蓄满-超渗兼容模型、垂向混合模型、ARNO模型和VIC模型;②TOPMODEL.选用黄河流域中游的栾川流域、王瑶流域、岚河流域以及尚义流域进行应用检验.模拟结果表明,所选择模型在半湿润地区模拟精度比较高,而在半干旱地区,虽然考虑了下渗能力分布不均匀性的混合式模型使模拟结果有所提高,但仍然不很理想.(2)分析比较了模型的产流方式、结构以及模拟应用结果.新安江模型系列用一简单函数关系来描述流域上径流形成过程的不均匀性;而TOPMODEL采用地形统计信息去描述径流形成过程的不均匀性.单一蓄满产流式的模型比较适用于湿润半湿润地区;而混合式模型包括兼容模型、垂向混合模型以及VIC模型,适用于半干旱半湿润地区;不同的混合式模型反映了不同的径流形成过程,兼容模型和垂向混合模型反映了流域上降雨强度与下渗强度、降雨量与土壤蓄水量之间的辨证关系,而VIC模型反映了在不同气候区不同径流形成的面积比例关系.(3)从理论上和应用上分析研究了水文学中常用的Horton和Philip下渗公式,表明Horton下渗公式比Philip下渗公式更具有明确的物理意义.分析比较了时间压缩逼近法(TCA)与一般超渗产流模拟法.在模型计算中,采用不考虑△W的TCA法在降雨量小时对径流的结果影响不明显,降雨量大时,会使计算结果偏小,一般超渗产流模拟法所计算得到的径流量最小.采用经验性下渗能力分布曲线线型可以描述降雨强度及超渗产流的关系,但对于不同的降雨过程及不同的下垫面应采用不同的线型关系.在实际计算中,由于模型参数通过优化,线型之间模拟结果的差别在优化过程中被掩盖起来,线型对径流模拟影响不大.(4)研制建立了适用于黄河流域中游的半分布式月水量平衡模型,选择黄河中游35个子流域对模型进行率定与检验,模型模拟结果令人满意.利用GIS等技术分析流域内不同植被、土地利用、土壤类型分布以及人类活动等,将黄河中游网格化,将参数进行网格内线性插补调试,获得黄河流域中游的网格化参数,用该模型分析了未来气候变化对黄河流域中游径流的影响,表明径流对降水的敏感性远大于对气温的敏感性.