分布式水文模型尚处于发展之中，对径流过程的时间和空间描述能力尚有待提高。论文以提高对流域特征及径流的空间描述和模拟能力为目标展开了研究，重点研究流域特征和数字水系等汇流载体的提取，以及在此基础上的逐网格产汇流计算。为解决平原区流域特征提取的问题，在DEM数据源的基础上，引入标量化的电子水系图，提出标量河道法确定栅格流向，利用多源信息提取流域特征的方法。比较了引入电子水系前后提取的流域特征，表明标量河道法可以较好解决平原区流域特征提取的问题；并将标量河道法与同类方法进行了比较，结果显示，标量河道法由于未对DEM进行修改，在平原区所提取的流域特征具有较高的精度。在分布式水文模型中，集水面积阈值的确定影响流域坡面汇流和河道汇流两个阶段的划分。本文对集水面积阈值的影响因素和确定方法进行了研究，分析了集水面积阈值变化对流域汇流计算的影响。文中对常用的集水面积阈值确定方法进行了分析，提出以引入的电子水系为实际水系的参考标准，以河网密度、河源密度、水系分形维数等统计特征值为评价指标的方法，确定集水面积阈值，使所提取的数字水系在分布特征和形态特征上与实际水系相一致，以提取更高精度的数字水系。并对黄河流域三门峡—花园口区间的60个样本流域的集水面积阈值进行了分析，初步研究了集水面积阈值随源区坡度、植被类型的改变而发生变化的规律特征。研究了在数字流域中以水力学方法为基础的逐网格汇流演算方法。为使水力学方法用于数字流域，对数字流域中的坡面汇流和河道汇流特性进行了一定程度上的概化，以参数的时间和空间变化考虑流域汇流特性和径流过程的时空变异性；根据数字流域的特性选择运动波描述串联坡面汇流、Muskingum-Cunge法描述河道汇流过程，并对二者的时空迭代步长的选择进行了分析研究。以上述方法所提取的流域特征为载体、逐网格汇流为基础建立了栅格型的分布式逐网格产汇流计算框架，该模型结构能够输出流域中任何栅格的径流过程。其中采用能够考虑下垫面空间变化、参数发展成熟的SCS-CN法计算基本单元的产流，对沁河流域飞岭以上控制区域的9场洪水过程进行了模拟，结果表明所建模型能够较好模拟流域出口断面的径流过程；模拟中通过引入系统偏差系数对描述下垫面空间差异的参数进行了修正，解决了参数跨区域移用的问题。