由于降水气候强迫下的径流、蒸发及植被、土壤等特性对大气环流和陆面水文过程有着重要的影响，而不同下垫面或不同区域尺度的各种陆面物理、地理或生态环境因子及其能量和水分交换又都存在着多种多样的次网格尺度非均匀性差异，它们对于陆面过程的影响十分复杂，尽管近几十年来，研究大气-植被-土壤之间的相互作用过程越来越受到重视并取得了丰硕的成果，但迄今为止仍有相当多的问题值得深入研究。例如，地表次网格尺度非均匀性对于陆面水文过程的影响，一直是气象和气候数值模式模拟的热点和难点，也是国际地球科学和水科学研究的前沿之一。因此，进一步研究地表次网格尺度非均匀性对于完善陆面水文过程参数化是十分必要的。 本文目的在于，利用典型区域的气象水文资料研究土壤湿度垂直分布特征对于地表水文过程的影响，并在前人工作的基础上，提出一种改进陆面水文过程参数化的方案，进一步作径流产汇流模拟试验。借助于多种统计方法首先分析不同尺度、不同下垫面(东北地区和史灌河流域)土壤湿度垂直分布结构及其区域分布特征，寻求合适的概率密度函数(PDF)拟合其空间分布特征，并以淮河史灌河流域为试验研究区域，对其逐日降水的水平空间非均匀性加以描述，寻求适当的PDF拟合，在此基础上，利用统计-动力学方法，对地表及大气强迫量构建非均匀积分算子用于求取区域平均通量，再结合蓄满产流模型，改进AVIM模式对径流描述的不足，模拟径流的产汇流过程。结果表明： 1)对土壤湿度垂直结构分布特征而言，大尺度区域(东北地区)夏季土壤湿度的高值中心主要位于牡丹江流域和松嫩平原南侧，湿润度绝大多数测站(除个别地区呈多峰态外)基本呈上干下湿，服从Weibull分布的单峰偏态型，存在以3a为主的周期振荡；小尺度区域(史灌河流域)土壤湿度垂直分布较均匀，在6月底7月初，以25cm左右为界湿度垂直变化略为变大，垂直分布和水平空间分布都服从β分布，呈单峰态(既有左偏态也有右偏态)，各层土壤含水量存在25天左右的周期；2)对降水量非均匀性而言，淮河史灌河流域日降水量的水平空间分布服从Weibull分布，且大部分都通过了0.05的柯尔莫哥洛夫拟合优度检验，拟合的分布函数基本呈左偏态，且随着形状参数的变大，左偏逐渐变弱，渐渐倾于正态分布；3)加入非均匀性分布描述的积分算子，结合蓄满产流模型，考虑有效降水、有效蒸发及多层土壤湿度作用等影响因素，改进原AVIM中径流的参数化方案，模拟日径流过程，仅用一个气象站的资料驱动，模拟得到区域平均日径流过程，与原模式中对径流模拟的结果比较，精度明显提高，表明改进后的方案具有很好的可行性。