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以辽宁西部旱区绕阳河流域为研究实例，结合区域内东白城子水文站１９５９—２０１６年实测水文数据，分析非线性时变增益模型在辽宁西部旱区洪水预测的适用性，并对比该模型和辽宁非饱和模型在辽西旱区洪水预测的精度。研究结果表明：非线性时变增益模型可综合考虑降雨径流的非线性系统关系，洪水预测精度较辽宁非饱和模型有较为明显的改善，其中确定性系数提高０.２０，洪峰和洪量误差合格率均提高３７．５％，非线性时变增益模型更适用于辽西旱区的洪水预测。研究成果对于北方旱区防洪规划具有参考价值。