随着信息、遥感等技术的发展，分布式水文模型以其充分考虑水文要素和各种参数空间变化的特点正成为水文模型的发展趋势。本文针对目前的研究状况和需要，结合国家自然科学基金项目，首先总结和研究了基于DEM的流域信息提取方法，并归纳成算法，包括水系的提取、流域边界划分、排水网络的生成等流域特征的提取。然后在详细分析和阐述TOPMODEL模型原理及其特点的基础上，结合塔里木河内陆河流域地区的水文特点，考虑冰雪融水量对产汇流的影响，构建subTOPMODEL子模块，并与TOPMODEL模型松散耦合，即通过改进模型把高纬度冰雪区从流域中区别开来，在一定程度上反映地区流域的异质性，推进该模型向分布式水文模拟的发展，以完善TOPMODEL模型。把模型应用于清水河流域，对原模型、改进模型、实测值的两两比较分析：整体分析，模拟结果走型匹配较好，但由于在高强度降雨情况下，超渗地面径流对洪峰贡献很大，而TOPMODEL模型基于变源产流面积理论，没有充分考虑超渗地面径流，主洪峰的计算洪峰径流量明显小于实测洪峰流量；改进模型的模拟效率系数efficiency为0.738，尤其春冬季节表现更加证实改进模型的有效性。此外，本文采用的DEM数据及模拟时段步长分别为300m×300m和日，有效的模拟结果也为今后进一步拓展TOPMODEL模型在塔里木河流域地区的应用提供了有益的研究经验。　　 研究分析，可以得出以下几条结论：　　 1、TOPMODEL基于变源产流的概念，利用地形指数反映下垫面的空间变化对流域水文循环过程的影响，又以DEM网格单元为计算基础，即将分布式与集总式的特点相结合；同时具有开放性的模型结构，充分利用既得资料，通过调整结构参数来满足不同流域的需要，为流域水文模型参数的空间化提供了一个很好的解决方案，这也正是TOPMODEL的优点所在。　　 2、本文应用最广泛的单流向法D8法，编制DEM水文分析模块对研究区域300×300m DEM进行了应用分析。从流域DEM图上提取了水流方向、流域边界、水系等流域数字特征，并将计算结果在图中展示，为数字水文模型奠定了基础。　　 3、论文对于TOPMODEL模型在西北内陆干旱区应用的探讨，证实了TOPMODEL模型的适应性，扩展了TOPMODEL利用DEM获取模型参数的应用领域。但是如何使该半分布式水文模型充分利用GIS技术，使流域水文模型更加贴近自然界中的水文循环过程，更积极描述气候变化、下垫面因素和人类活动对水循环的影响依然有待于做进一步研究。　　 4、对DEM分辨率为300×300 m，流域面积1000 km2的中国西北干旱区内陆河用TOPMODEL模型进行模拟，从模拟效果看，还是可行的。TOPMODEL模型在清水河山区流域模拟运用突破了模型参数集总的限制，为研究流域的实际水文过程提供了一种思路。本文将模型所要求的DEM分辨率降低了6倍，时间步长以日为基础，仍能模拟出相对较好的结果，在清水河流域海拔高程落差大的背景下，一方面说明在地形起伏变化大的区域，使用地形指数这种地形因子能够很好体现产汇流特点和概化水文效应的有效参数化过程，更能突出地形指数对模拟结果的影响。另一方面说明该模型的原理和结构合理，模型宜加以推广。下一步的工作应拓宽模型的容量，提高其对较大流域DEM分辨率的适应性，进一步体现流域变动产流面积的物理意义，产生更好的模拟效果。　　 5、本文结合塔里木河地区冰雪补给河流的特点，对原TOPMODEL模型松散耦合了SubTOPMODEL模块。通过分析模拟结果，可以得出其有效性的结论。该子模块实质上是把TOPMODEL模型向分布式水文模型推进：考虑了冰雪产水量对产汇流的影响，即把高纬度冰雪区从流域中区别开来，从而在一定程度上反映了流域的异质性，这正是分布式水文模型的目标追求。