农村地区由于自然地表与建设区域的错综交错,其空间异质性显著增加了汇流传输自然过程与水文模拟的复杂度。道路系统的进村落户,改变了局部地区的产汇流走向,对区域总体的水文过程也产生一定程度的影响。在现有的水文过程模拟中,对于地表水文过程的表现,目前还是基于数字高程模型,进行子流域的划分和产汇流路径的提取,但对于道路、桥涵、闸口等这样人工建筑在目前的DEM是无法准确表达的,水文建模过程中常常忽视了农村道路系统对流域水循环过程的影响。因此,准确地分析与模拟农村道路系统影响下的水文过程就显得尤为重要。本文首先通过野外考察与文献分析的方法,明确农村道路系统的组成及其空间结构关系,以横截面形式剖析不同类型道路系统的组成结构,分析道路、沟渠和涵洞对应的水文功能。然后,结合各自的水文特性,分别提取其特征属性信息,通过地形改正或流域矩阵修改的方式,利用Arcgis Model Builder可视化编程模块,构建出农村道路系统地理处理工具,并将其加入到水文建模中,建构出合理反映其水文影响的处理方法。最后,利用流域水文模型进行模拟并比较分析,科学量化农村道路系统对区域水文过程的影响。本文的主要研究内容及成果包括以下3个方面:(1)农村道路系统主要由道路、沟渠和涵洞三方面构成。道路的抬升作用较为明显,其水文功能表现为局部区域的人工分水岭;沟渠通常建设在道路两侧,改变了坡面产汇流的方式和水流聚集的时间;涵洞通常建设在道路下方,贯通道路的两侧,保障流域水文连贯性,造成坡面流的区域快速迁移。论文根据道路等人工建筑物各自的水文特征,提出了考虑道路等人工建筑物水文影响的地形改正与流向修正的建模方法,通过公式计算道路的抬升改正值,通过查表获取沟渠的下挖改正值,通过涵洞连接线进行流向矩阵的修改。基于Arcgis Model Builder可视化编程平台,完成农村道路系统水文建模工具的构建。(2)农村道路系统对流域离散化和流域水文结构存在显著的影响。由于道路的抬升影响,导致流域地形更为复杂,流域形状更为狭长,流域面积有所减少,子流域划分更为零散,子流域数量明显增多,从而形成流域水文破碎化;由于沟渠的导流影响,致使河网结构更为复杂,河道分支比明显增加,流域分维数不增反减,反映出流域整体发育的不稳定性;同时,涵洞以暗渠的形式完成沟渠间的连通,是局部区域水文过程的真实反映。(3)利用SWAT流域水文模型,通过情景模拟手段,进行了农村道路等人工建筑物对流域水文过程影响的对比研究。在年尺度的径流量模拟中,改进前模型决定系数R~2为0.960,纳什系数为0.678,改进后R~2为0.972,为0.821;在月尺度的径流量模拟中,改进前模型R~2为0.826,为0.734,改进后模型R~2为0.813,为0.764;在年尺度的泥沙量模拟中,改进前模型R~2为0.555,为0.418,改进后模型R~2为0.602,为0.600;在月尺度的泥沙量模拟中,改进前模型R~2为0.397,为0.367,改进后模型R~2为0.468,为0.468。模拟结果表明,考虑农村道路等人工设施影响的模型能够提升研究区分布式水文模拟的精度与质量。