如何加强模型结构和参数的物理基础一直是分布式水文模型研制中的重要议题。本文基于DEM(Digital Elevation Model)平台，应用下渗理论构建分布式流域产流模型，链接基于“网格水滴”的流域汇流时间矩阵，构建了具有物理基础的松散结构分布式流域水文模型。该模型综合了当前比较流行的两类分布式水文模型(分布式物理模型和分布式概念性模型)的长处。其产流方法融合了霍顿机制和邓恩山坡水文学产流机制，考虑了土壤的各向异性、非均质性和地形坡度对产流的影响，并注意了非饱和侧向流在径流形成中的作用。其地面径流汇流方法可同时考虑降雨和流速空间分布不均对流域汇流的影响。 下渗模型假定饱和土壤导水率随深度呈指数衰减，分不考虑毛管力和考虑毛管力两种情况模拟下渗过程。本文系统地阐述了降雨过程中土壤水分剖面演变过程的模拟方法，以及由土壤水分剖面状态确定下渗能力的方法。在Valeri YutyevichIvanov等人工作的基础上，针对关键变量“等价恒定雨强”的求解，提出了较为严谨的新方法，并在虚拟的矩形山坡上进行了数值试验。 降雨、土壤含水量和饱和土壤导水率是导致水文响应空间分布不均的关键因子。本文在分析这些因子的空间模式特点及前人模拟方法的基础上，做出了以下选择与探索：一是选用距离平方倒数法进行降雨空间插值；二是提出了由新安江蓄水容量曲线、地形指数和起涨流量估计初始地下水位的新方法；三是设计了基于确定性随机性耦合的饱和导水率空间变异性模拟方法。 将水文响应关键因子的空间变异性模拟方法植入分布式水文模型，以湿润地区典型流域沿渡河为对象进行了模型的初步应用和验证。结果表明，改进后的模型能对地面径流过程给予较好的预测，因此本文所提出的三个改进方法是有效的，尤其是对饱和导水率施行适当的分布式模拟可明显提高流量过程的预测精度。