山西省位于半干旱半湿润地区，地形以山地为主，山区小流域星罗棋布。其汛期洪水形式多为“陡涨陡落”，具有很强的突发性与危害性，而且此类地区往往缺乏水文观测资料，洪水预报较为困难。因此对半干旱半湿润无资料山区小流域进行水文预报研究具有重要的科学意义和实用价值。
　　双超产流计算模型在半干旱半湿润地区的良好适用性已由前人研究验证。地貌瞬时单位线（GIUH）是一种适用于无资料地区的汇流计算方法，以往其研究应用集中于南方湿润地区，且多数研究只针对整个流域构建地貌单位线，难以反映流域内地貌特征的空间差异，此法在北方半干旱半湿润地区的应用尚少。
　　利用上述方法分单元进行产汇流计算，结合河道汇流构建双超-地貌瞬时单位线耦合模型（以下简称“耦合模型”），通过将耦合模型应用于水文资料充足的流域，对模型的适用性进行验证，对参数的敏感性进行探究，以便将其进一步推广至半干旱半湿润地区的无资料流域。
　　本文以山西省忻州市王家会水文站流域为研究对象，主要研究内容及结论如下：
　　（1）基于数字高程模型（DEM）的子流域划分与地貌参数提取。对研究区DEM资料进行水文分析，利用河网密度法确定出流域集水面积阈值为3km2；在此基础上提取流域河网水系，然后根据水系分布划分出7个子流域；利用泰森多边形法获取各子流域的雨量站权重；利用Strahler法对河网进行分级，并获取各子流域的地貌参数。
　　（2）地貌单位线的计算与分析。根据R-V GIUH理论对子流域降雨质点的汇流路径进行划分，根据地貌参数计算路径概率与状态持留时间概率密度函数，进而求得GIUH公式；通过S曲线法将瞬时单位线转换为时段单位线。将双超产流、地貌单位线汇流及河道汇流进行耦合。结合流域地理特性对比分析各子流域单位线的差异，将影响单位线形状的地貌因素归纳为流域面积、水系形状、异级河段长度（或异级汇水面积）以及坡度四项，且在不同的流域中起主导作用的因素也不同。
　　（3）洪水预报研究与分析。利用耦合模型对王家会水文站流域25场历史洪水进行模拟研究。结果显示，洪峰流量合格率为92.0%，径流深合格率为64.0%，峰现时间合格率为96.0%，三个预报项目的平均合格率为84.0%，达到了乙级精度。且确定性系数大于0.70的场次占总场次的72.0%。说明耦合模型在王家会流域模拟结果较为理想，具有良好的适用性。
　　耦合模型对大中型洪水模拟效果优于小型洪水；单峰陡涨陡落型洪水模拟效果优于涨落平缓的洪水；多峰且洪峰不叠加的洪水模拟效果优于多峰且峰间重叠的洪水。
　　耦合模型中主要的产流参数有Sr、b、Ks、α0、δ，其中Sr、Ks、α0与洪峰和径流深呈负相关变化，b、δ与洪峰和径流深呈正相关变化，各参数因其物理意义及作用时期的差异而对洪峰流量和径流深表现出不同的敏感性，从洪峰流量角度分析参数敏感性排序为Sr>b>Ks>α0>δ，其中Sr为敏感参数，b、Ks、α0均为较敏感参数，δ敏感性较低；从径流深角度分析参数敏感性排序为Sr>δ>α0>Ks>b，其中Sr为敏感参数，δ、α0均为较敏感参数，b、Ks敏感性较低。汇流参数a与洪峰流量呈正相关关系，对径流深没有影响，参数a的增大会导致峰现时间的提前。