流域水文模型的发展一方面依赖于人们对自然界水文现象认知能力的提高，另一方面也受到社会生产实践需要的促进，且随着相关科学技术的进步而不断发展。总的来看，水文模型的发展经历了以下四个阶段。

1.概念、理论的确立及系统黑箱模型阶段

19世纪中叶至20世纪60年代，世界范围的大规模水利工程建设促进了工程水文学的发展与成熟，一批重要的水文学原理和计算方法陆续出现，如以达西定律为代表的描述非饱和土壤水运动的各种控制方程；以霍顿（Horton）公式为代表的各种下渗曲线公式等；以彭曼方程为代表的流域蒸散发计算方法；Sherman单位线和Nash瞬时单位线；尤其是Horton超渗产流和Dunne蓄满产流概念的提出，使人们认识到自然界中存在着两种截然不同的产流机制。这些理论、公式和方法在实践中不断得到发展和完善，为水文模型的建立和应用奠定了坚实的理论基础。水文模型的雏形——经验性的“黑箱”模型也应运而生。

2.概念性集总式水文模型阶段

20世纪50年代中期至80年代中期，概念集总式水文模型进入蓬勃发展阶段，其中代表性模型有美国的Stanford模型和HEC-1模型、日本的Tank模型、瑞典的HBV模型、我国的新安江模型等。这些概念集总式“灰箱”模型虽然比经验性的“黑箱”模型前进了一大步，但尚无法给出水文变量在流域内的分布，满足不了规划管理实践中对流域内各个位置的水位水情预报的需要。基于此，Freeze和Harlan提出了基于水动力学偏微分物理方程的分布式水文模型的“蓝本”。

3.分布式水文模型阶段

20世纪80年代中期以来，随着计算机技术、地理信息系统和遥感技术的发展，考虑水文变量空间变异性的分布式流域水文模型的研究受到重视，Freeze和Harlan的分布式水文模型“蓝本”得到了实现，世界各地的水文学家开发了许多分布式或半分布式流域水文模型，如：TOPMODEL，MIKE-SHE，VIC，HMS，TOPIKAPI等。这类模型从水循环过程的物理机制入手，将产汇流、土壤水运动、地下水运动及蒸发过程等联系起来一起研究并考虑水文变量的空间变异性问题，通常又称“白箱”模型。(www.daowen.com)

4.水文模型的多样化、实用化阶段

进入20世纪90年代，水文模型的发展日趋复杂化、多样化和实用化。一方面与地理信息系统、数字高程模型和遥感、航测及雷达等新兴技术相结合，在传统的水文观测数据基础上引入新的数据源，以求更加客观地表征流域下垫面和气象输入条件的空间变异性；另一方面与地球化学、环境生态、水土保持、气象和气候等学科和领域的专业模型相耦合，以解决与流域水循环相关的各种生产实际问题，也成为分布式流域水文模拟技术的发展方向之一。目前，为满足管理者的用户需求，各类水文模型正朝着模块化、系统化和商业化的方向发展。

严格来说，流域水文模型可分为确定性模型和随机（统计）模型两大类。在实际中，流域水文模型一般是指确定性模型。从反映水流运动物理规律的科学性和复杂程度而言，水文模型通常被分为三大类：系统模型（黑箱子模型）、概念性模型和物理模型。系统模型具有代表性的模型有：简单线性模型（SLM），线性扰动模型（LPM），约束线性系统模型（CLS），线性可变增益因子模型（VGFLM），Volterra函数模型，多输入简单线性模型（MISLM），多输入线性扰动模型（MILPM），多输入可变增益因子线性模型（MIVGFLM）以及神经网络模型（ANN），等等。概念性流域水文模型主要有：由美国天气局Sitten提出的API（Antecedent Precipitation Index）模型，美国农业部水土保持局提出的SCS（Soil Conservation Service）模型，菅原正已提出的水箱模型（Tank Model），Crawford和Linsley提出的斯坦福模型（Stanford Watershed Model，SWM），Bernash等提出的Sacramento模型，爱尔兰国立大学工程水文系研制的SMAR模型，丹麦技术大学于1973年提出，后经丹麦水力研究所在实践中逐渐完善的NAM模型，Bergström提出的HBV模型，国内赵人俊教授提出的新安江模型，意大利Todini所提出的ARNO模型，等等。物理模型主要有SHE模型等分布式水文物理模型。

从反映水流运动空间变化的能力而言，水文模型又可分为两类：集总式模型和分布式模型。一般说来，集总式流域水文模型采用的数学方程通常不考虑流域下垫面特性、水文过程、模型参数等的空间变异性，模型中的一些水文过程通常由一些简化的经验公式描述，因此集总式模型属于概念性模型的范畴，而分布式水文模型充分考虑了水文过程、输入变量、边界条件和流域几何特征的空间差异性，因此通常属于物理模型的范畴。另外，介于集总式模型和分布式模型之间，还有一种所谓的“半分布式”水文模型，其典型代表是以地形为水文过程空间变异性基础的Top Model，该模型结构简单，优选参数少，物理概念明确，在集总式和分布式流域水文模型之间起到了一个承上启下的作用。

分布式水文模型与集总式水文模型有着明显不同的结构。在集总式模型中，单元区域内的物理过程一般由几层垂直方向的蓄水体构成，水平方向则采用简单或概化后的汇流模型。分布式模型则着重考虑不同单元之间和子流域之间的水平联系，这种联系起因于径流流向的随机性和河网的连通性，正是这种联系直接决定了分布式模型的两种不同结构：紧密耦合型，该类模型的主要特点是应用连续方程和运动方程来建立相邻网格单元或子流域之间的时间和空间关系，采用数值方法进行求解，比如SHE模型和它的变形，这种模型正是人们所指的分布式水文物理模型；松散耦合型，该类模型的主要特点是在每个单元网格或子流域上应用现有概念性集总式模型来推求净雨，再进行汇流演算，推求出口断面流量，这种模型正是人们所指的分布式水文概念模型，比如基于新安江模型的分布式水文模型。

总之，流域水文模型的分类很多，在实际应用时需要根据研究目的、应用对象和具体资料条件等来选择模型。