水循环系统作为全球动力系统的一部分,其影响因素主要源于两方面,即自然条件和人类活动。21世纪以来,全球气候变化和人类活动导致的异常问题日益突出,旱、涝等极端水文事件的发生不仅频率有所增加,而且持续时间和影响范围也异于历史状况。突破传统的理念、研发新的水文学方法是适应当前变化环境的必然需求。水文事件的发生、发展和运动都属于必然性和偶然性的对立统一体,在水循环系统中,确定性和不确定性并存。以往水文学研究中,确定性与不确定性的方法是分别应用的,其中,确定性方法是基于数学方程和物理模型构建的水文模型,能够较好地对复杂的水文系统进行描述、模拟和预报。但事实上,水文系统是复杂、非线性的过程,建立在物理简化基础之上的水文模型,与实际情况存在一定的差异,而且随着变化环境所引入的不确定性因素增多,仅仅凭借确定性方法来分析水文系统内在的规律,不可避免的会忽略不确定因素造成的影响,大大降低结果的可信度。因此,集合运用确定性方法和不确定性方法分析水文系统内部的必然性和偶然性是今后水文学方法发展的一个趋势。本文在分析了确定性和不确定性水文学国内外的发展历程,系统剖析了各种方法的优点以及存在的问题,初步提出了集合研究的框架,即不确定性方法的内部集合和确定性方法和不确定性方法的外部集合(外部集合包括过程集合和结果集合)。并以确定性方法和不确定性方法结果集合为切入点,选取SWAT模型和灰色模型为基础模型,从单一水文模型和集合模型在径流模拟和预测的对比分析中,探究和验证集合研究的可行性。得到的主要结论如下：(1)基于物理机制的SWAT模型对滦河流域的径流模拟的效果较好,除三道河子站NSE和R2值在验证期内为0.64以外,其它时段,各站点NSE和R2值均达到了0.70以上。但该模型在径流预测中的效果并不理想,滦县站和三道河子站预测径流序列的NSE和R2值虽然达到0.60以上,但汛期合格率仅为45%和35%,而韩家营站预测精度最低,NSE和R2值不足0.50,汛期合格率仅为25%；(2)在对降水、径流数据进行季节性平滑处理的基础上,引入自记忆函数构建的SS-DHGM模型,较传统灰色模型而言,径流模拟的精度提高明显,模拟效果最佳的滦县站,NSE和R2均达到了0.70。模型预测径流汛期合格率普遍高于SWAT模型,但其值仍然偏低,韩家营、三道河子和滦县站预测径流汛期合格率分别为：35%、40%和50%；(3)在SWAT模型和SS-DHGM模型基础上,分别采用熵权法、集对分析和多元线性回归构建EW-CM模型、SPA-CM模型和MLR-CM模型,对单一模型模拟径流结果和预测径流结果进行集合处理,通过对模型模拟和预测结果的综合评价表明SPA-CM模型效果最佳。除韩家营站预测径流的R2和NSE值不足0.70以外,各站点模拟和预测径流序列的NSE和R2值均达到0.80以上,韩家营、三道河子和滦县站预测径流汛期合格率分别为：50%、70%和65%,较单一模型而言,有较大幅度的提高。