黄土高原的水沙问题一直是我国水土保持科学界研究的中心议题，本论文结合国家“973”项目“森林植被调控区域农业水土资源与环境的尺度辨析与转换”(2002CB111503)”和山西省吉县国家生态定位站为依托，以晋西黄土高原的嵌套流域为典型研究区，凭借多年的观测资料，采用空间分析、小波分析、灰色理论、主成分分析、聚类分析等多种数学工具，从降雨入手，通过对研究区林冠层、地被物层、土壤层等水分运移规律的研究，得出研究区土壤入渗发生的空间异质性、及相应的影响因素及关系，通过对径流产生的物理过程进行分析，得出降雨—入渗—径流的物理数学综合模型，计算出研究区的主要产流部位为沟坡。并通过PRMS Storm模型对当地场降雨—径流进行模拟。为黄土区流域经营与合理利用提供重要的理论依据。1、研究区内多年平均降雨量为579.5mm，生长季降雨占全年降水的90％左右，降水量年季差异较大。故10mm／h降雨强度为侵蚀性降雨的临界强度。研究区内降雨呈周期性变化趋势。2、通过对土壤水分特征曲线的标定，得出不同地类的比水容量，近自然林分的比水容量最大，其土壤水分利用范围最广。通过研究不同土壤饱和导水率，得出土壤本身的物理性质及相关的环境为影响导水率的主要因素，各地类土壤水分饱和导水率大小顺序为：混交林＞灌木林＞乔木林＞荒草地＞农地＞沟面＞路面。3、林地的土壤入渗速率为最优，道路路面均为最小，耕地的累计入渗量略大于草地，沟坡的累计入渗量与入渗速率只略高于道路路面。土壤入渗速率随土壤性质不同而变化。土壤初始含水率与土壤稳定入渗速率和平均入渗速率呈幂函数关系。地面坡度与开始产流时间呈指数关系，与稳定入渗速率呈幂函数关系；坡位对土壤入渗也会产生影响。降雨强度与开始产流时间呈指数关系，与稳定入渗速率呈幂函数关系。植被因子对产流时间和稳定入渗速率也会产生影响，灌木林地产流时间最晚，稳定入渗速率最大，以下次为乔木林地、荒草地、耕地、沟坡、路面。4、在研究区内，Philip入渗模型模拟土壤入渗效果最好。并利用简化的Philip入渗模型和土壤转换函数，对研究区内单独小流域进行土壤入渗空间异质性的模拟，得出该小流域的土壤入渗等值线图，经实测资料对照，效果较好。5、降雨强度对径流呈线性正相关，降雨量对径流没有显著的关系。坡度与径流率呈正相关。林冠截留量与降雨量呈幂函数关系，呈现出与降雨量相同的季节性分布规律，同时林冠影响降雨在林内分布的不均匀性。枯枝落叶层的截留量与降雨量呈正相关，径流在枯枝落叶层中的运动与枯枝落叶的厚度呈幂函数递减关系。6、利用径流阻力、土壤入渗与降雨的综合分析，推导出研究区降雨—入渗—径流的综合方程，并运用方程对径流的影响因素进行分析，得出研究区内沟坡面是当地产生径流的主要部位。7、利用MMS模型对研究区嵌套流域进行模拟。通过对研究区下垫面的地形特征、水流方向及河网水系特征等将流域划分成5个水文响应单元和5条河网。这种子单元划分的方法有一定物理基础，避免了以往水文模型中根据降雨气象站网划分水文响应单元(HRU)的缺陷。PRMS_Storm用来模拟嵌套流域暴雨产流过程具有一定的精度，Nash确定性系数和相关系数分别为0.667和0.792，合格率中流量误差没有达到精度，只为66.7％，这与所选择的雨型、降雨历时或观测数据有关，在以后的实验中注意调整参数。