由于影响水文过程的各种因素存在着时空变异性，决定了降雨径流过程是一种时空变化、非均匀的现象，其中以产流的空间变异性影响最大。描述产流空间变异性的方法很多，采用统计手段不失为一种有效途径。本文基于数字流域，借助统计理论，从流域水文模型的原理、结构和参数的角度出发，提出了一个考虑产流空间变异性的产流模型。首先，对研究流域的DEM(Digital Elevation Model)数据进行预处理，自动提取流域边界，计算流向矩阵，确定河网水系，划分子流域，进而基于子流域提取一系列水文模型所需要的流域信息。然后，考虑产流中水文要素的空间变异性，假定降雨在空间上可用一定的概率密度函数来表示，采用距离反比加权平均法对所研究流域进行降雨网格化处理，通过统计计算得到最小、最大点降雨量和面平均降雨量，从而确定降雨的空间概率密度函数。最后，根据概率论原理，耦合考虑下渗能力空间变异性的下渗容量分布函数，基于超渗产流机制得到地表产流量及土壤入渗量，入渗水量补充土壤含水量后，基于蓄满产流机制，采用土壤水蓄水容量曲线计算地面以下径流，之后对地面以下径流进行水源划分，按不同的径流成分汇至子流域出口断面，从而建立了一个基于子流域的概念性流域水文模型，对流域降雨—径流形成过程进行模拟和研究。将本文提出的基于统计理论的产流模型与新安江模型、TOPMODEL模型分别应用于湿润的密赛流域和半湿润的东湾流域，应用结果表明，在密赛流域，基于统计理论的产流模型、新安江模型和TOPMODEL模型均能取得较好的成果。在东湾流域，从模拟效果看，耦合不同产流机制的统计产流模型具有一定优势。