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，建立了一个基于DEM栅格和地形具有严格物理意义的分布式水文模型——GTOPMODEL(Grid-and-TOPgraphy-based distributed hydrological MODEL)。 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、子流域的划分、排水网络的生成、距离—面积曲线提取等流域特征的提取。然后提出了单元汇流带的概念，以此为基础，通过达西定律和假设：“土壤饱和水力传导率随着深度的增加成指数递减”和“地下水面平行于地表面”，推导出了单元栅格的产流基本方程，建立了产流模型。同时还提出了两种汇流模型：基于栅格的Muskingum逐栅格演算法和基于子流域的等流时线汇合法。结合产流模型和汇流模型，构建了GTOPMODEL模型，根据汇流方法不同将模型分为A、B两种。将第二种汇流模型应用于TOPMODEL模型和新安江模型进行改进。最后将四个模型同时应用于黄河支流——洛河卢氏站以上流域，采用了数学优化方法对模型参数进行了率定、优化。 应用结果表明四个模型都能很好的应用于该流域进行洪水模拟，比较表明两个GTOPMODEL模型能够取得更好的模拟效果，证明了GTOPMODEL模型的合理性。