西北黄土地区气候干旱，水资源严重不足，洪水危害也比较频繁，水土流失严重。大量被侵蚀产生的泥沙，在水流的作用下汇集到河网水库中后，会产生严重的淤积问题，这不仅直接影响着水库兴利效益的发挥，而且还给社会环境带来一系列问题。因此，要解决西北干旱地区的水土流失问题，深入研究西北干旱地区的水土流失机理和产沙问题是非常必要的。而作为研究区域中最基本单元的坡面水文模型的研究是研发坡面侵蚀模型的前期工作。准确模拟坡面产汇流及降雨洪水过程是产沙计算的基础。因此有必要系统地对该区降雨水文过程模型及产沙模型进行研究，以准确有效地模拟预测洪水和减少土壤侵蚀。本论文首先对目前国内外在坡面产流、产沙方面的研究成果作了总结，然后基于非饱和带土壤水分运移规律，将水文学与土壤水动力学相结合对黄土区坡面产流模型进行了研究，在他人研究成果的基础上发展了天然变雨强条件下的西北黄土区坡面的产流模型。坡面汇流采用传统的运动波模型，用有限差分法解运动波方程，离散格式为一阶显式迎风格式。论文选取黄河流域陕北岔巴沟的子洲地区作为模型研究论证的典型地区，选取团山沟二、三、四号实验场1963年到1967年间的实测水文资料进行模型的研究论证工作。结果表明，本模型可以较好地模拟实际情况，适用于西北黄土地区坡面的水文计算。在此基础上，用本文模型对团山沟五号实验场1963年和1966年的8场降雨径流情况进行了模拟。在该水文模型的基础上，采用前人研究的产沙计算方法，对甘肃靖远煤业有限责任公司王家山矿区集水库淤积过程作了研究，对王家山水库运行使用期间的来水来沙情况作了预测分析，从而为水库的有效运行提供依据。模型在生产实践中得到了应用。最后，对本文所作的工作和成果作了总结说明，指出了存在的问题和进一步研究发展的方向。