“稀缺资料地区水文预报”作为国际水文科学界广泛关注的焦点和难点，其准确性直接关系到防洪、抗旱和水资源管理以及水利工程规划与设计。探索稀缺资料地区径流估算方法，为稀缺资料地区水文预报和水资源管理提供重要参考。　　本文基于常规水文气象观测资料和水热平衡理论，在进行全国水热特征时空分析的基础上，选取三个不同气候区的156个典型流域进行水热平衡模型的建立与检验，对比分析8种参数区域化方法在稀缺资料地区径流估算中的适用性，最后检验了基于水热平衡的稀缺资料地区径流估算方法（水热平衡模型和参数区域化方法）在世界上最大的天然稀缺资料地区—青藏高原的模拟能力。主要成果如下:　　(1)分析了中国近50年来水熟平衡相关要素的时空变化特征。年降水量在过去的50年并未发生显著性变化;由于风速和辐射的显著下降，潜在蒸散发在1992年之前呈显著下降趋势，1992之后由于气温的显著升高，潜在蒸散发呈显著上升趋势。干燥指数对气象要素的敏感性为:降水＞水汽压＞太阳辐射＞气温＞风速，并进一步从统计方法上验证了干燥指数与径流的时空相关性。　　(2)基于Budyko水热平衡理论和傅抱璞公式，建立了年际径流估算模型，验证了其在156个典型流域的适用性。敏感性分析表明，模型对降水和表征下垫面特征的参数α最为敏感。通过参数α与气候因了、植被和土壤的相关关系，建立了参数α的经验估算公式，可应用于多年平均和年径流的估算。在此基础上绘制了松花江流域、黄河流域和珠江流域/东南诸河的多年平均径流深空间分布图。　　(3)鉴于基于水热平衡的动态水量平衡模型(DWBM)对融雪模拟的不足，研究中引入了融雪模块改进DWBM模型(IDWBM)，模型的参数由4参数变为6参数。模型参数a1和a2是相对比较稳定的参数，而Smax、d、Td和Cs值的不确定性较大。IDWBM模型在156个典型流域的月径流模拟上取得了良好的计算精度。其中，在松花江的42个典型流域的月径流模拟结果表明，改进后的DWBM模型的效率系数平均提高了0.07左右。　　(4)基于交叉验证和水热平衡模型，在中国三大不同气候区的156个典型流域对比分析了8种参数区域化方法。研究表明，水热平衡模型参数与流域下垫面/气候因子相关性显著。8种参数化方法在珠江流域/东南诸河、松花江流域的移植能力较好，没有一种参数区域化方法能在黄河流域得到满意的移植效果。其中，区域线性回归法和空间邻近法的移植能力最好。　　(5)将稀缺资料地区径流估算方法（水热平衡模型和参数区域化相结合）应用于青藏高原的28个典型流域，以验证其在高原的径流估算能力。结果表明，稀缺资料地区径流估算方法在雅鲁藏布江和黄河上游的流域有较好的估算效果，而对于高原内陆干旱区的估算能力较差。最后对黄河上游的黄河源地区和雅鲁藏布江的尼洋河流域进行了稀缺资料地区径流估算，结果表明使用该方法进行青藏高原径流预报能够得到较为满意的结果。