分布式流域水文模型是研究复杂地表状况下陆地水文循环规律的重要工具。通过模型对水文过程的分布式模拟计算，人类可以客观地了解水量在土壤—植被—大气系统中的运移状况，分析和研究全球变化和人类活动影响下的水资源动态演变规律，从而为人类合理开发和利用水资源提供科学的参考依据。 从当前的研究进展来看，分布式模拟技术与概念性水文模型相结合是分布式水文模型发展的一个重要方向，因为它不仅很好地继承了传统水文模型的研究成果，而且与目前的空间探测技术、空间分析技术以及计算机模拟技术的发展水平相适应。在这一研究领域，分布式水文模型的进一步发展空间主要体现在模型与以RS、GIS和DEM技术为代表的先进空间技术的耦合以及更接近实际水文过程的产汇流机制的研究上。 因此，本论文的研究重点为充分利用RS、GIS和DEM技术进行数据挖掘，获取分布式水文模型参数；提出新的基于渗蓄一体化思想的动态产流机制，解决传统水文模型对流域干旱、湿润气候条件的依赖；并以此为基础，研究和设计模型的体系架构以及开发集成技术，最终开发出实用的分布式水文模型系统ESSI(infiltration Excess and Saturation excess Soil-water Integration model forhydrology)，不仅能够适用于干旱区和湿润区的水文过程模拟，进行流域的短期洪水过程预报和长期降雨～径流过程分析与预测，而且能够同时获取分布式水文过程分量如蒸散发、冠层截留、土壤含水量等的时空动态分布，从而为研究水资源的时空动态变化规律提供良好的模拟平台。 据此，论文的主要研究工作分为四个方面： (1)结合四维数据同化技术，深入研究充分利用RS、GIS和DEM技术进行数据挖掘，获取高分辨率的分布式水文模型驱动参数中的关键技术。通过这些技术，构建下垫面土壤属性参数库和植被生态参数库，并自动提取流域水系参数和全栅格汇流演算参数，为模型的运行提供必须的参数支撑； (2)认为栅格水文单元上的产流是一个时空动态变化的过程，基于这个出发点，摒弃传统的产流计算方案对流域干旱、湿润条件的依赖，提出基于渗蓄一体化思想的动态产流机制，通过实时计算降雨特征与下垫面土壤水变化特征的对比，动态确定栅格的产流类型，进行栅格产流计算，实现模型预期的气候普适性要求，这也是本研究的主要创新所在； (3)通过对流域水文过程的合理概化，利用新的动态产流机制，构建流域产流计算模型；在此基础上，结合合适的汇流计算模块，搭建出完整的能够实现不同气候和下垫面条件流域水文过程模拟的分布式水文模型ESSI；最后通过深入研究和精心设计模型的体系架构、模型组成、核心算法类的定义和内在联系，开发出可操作性强、界面友好、容错性高、功能强大的ESSI模型程序包，用于水文过程模拟和预测； (4)选择湿润区的汉江上游区江口流域和西北寒旱区的黑河干流山区流域为典型研究区，对ESSI模型进行次洪过程和日、月、年尺度的降雨～径流过程模拟，来验证模型对不同时间尺度、不同气候条件的适应性以及分布式水文模拟计算能力，结论表明； 对次洪模拟采用确定性系数、相关系数、洪峰流量误差、峰现时间误差以及有效性等级，进行水文模拟的精度分析和评价，通过两个流域12场洪水过程的模拟结果表明，ESSI模型对5个指标均有较高的精度，达到洪水作业预报的要求，可以用于实际的洪水预报过程； 对日、月、年尺度的降雨～径流过程模拟采用确定性系数、相关系数、流量平均相对误差来进行精度分析和评价，其中日模拟结果确定性系数在0.68～0.75之间，而在日模拟基础上统计得到的月和年尺度模拟精度很高，完全能够达到对长期降雨～径流过程的模拟和预测要求； 对ESSI模型与SWAT2000模型的水文模拟结果进行对比分析，可以看出在温润区，ESSI模型的月、年尺度模拟精度与SWAT模型相当，但是日模拟精度比SWAT模型有较大程度的提高，说明在渗蓄一体化产流机制下，ESSI模型对温润区土壤水量具有更好的调节能力；在寒旱区，ESSI模型的日、月尺度模拟精度与SWAT模型相当，但是年模拟精度比SWAT模型有较大程度的提高，原因在于ESSI模型充分考虑了年际之间丰、平、枯年份的水量差异，而SWAT模型在这一方面有所欠缺。 总的研究结果表明，在基于渗蓄一体化思想的动态产流机制下，ESSI模型不仅可以同时完成干旱区和湿润区的流域水文过程模拟，而且可以实现流域的短期洪水预报和长期降雨～径流过程模拟和预测，从而为人类深入了解水循环的物理机理，减少旱涝灾害，合理开发和利用水资源提供科学的参考依据。