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降雨入渗产流过程是水循环的关键环节，产流机理一直是水文学的研究重点，并贯穿其发展历程。产流受气候因素与下垫面因素的影响，呈现出复杂的非线性过程，尤其是在我国的半干旱半湿润地区。深入研究和认识产流机理，是防洪与水资源管理的迫切应用需求，可为国家中小河流治理和山洪灾害防治提供重要的水文科技支撑。 本研究针对半干旱半湿润区降水-径流非线性复杂问题，以室内可控条件下的水文实验为主要手段，开展超渗产流过程研究，探究雨强和前期土壤含水量变化对超渗产流的影响机理，发展能够反映前期土壤含水量影响，且具有较强物理基础的流域次洪模型，并在半干旱半湿润地区进行应用分析，揭示前期土壤含水量变化对降水-径流关系的影响作用规律，促进流域水循环过程的研究以及水文模拟技术的发展。本文主要研究成果如下: (1)开展了大量的人工降雨入渗实验，结合统计分析与物理成因分析，揭示雨强和前期土壤含水量对产流过程的影响机制。 通过实验数据分析发现，初损历时和稳定入渗时刻主要受降雨强度的影响，表现为幂函数形式的负相关关系;初损量主要受前期土壤含水量的影响，表现为线性或幂函数形式的负相关关系;进入稳定入渗期后，降水-径流关系趋于线性，稳渗率在均值附近波动，径流量随雨强线性增加，径流系数随雨强呈对数函数形式增加。 (2)建立了产流期下渗率-土壤含水量关系的数学表达式，定量描述前期土壤含水量对下渗率-土壤含水量关系的影响规律。 基于物理成因分析，推导出描述产流期下渗率-土壤含水量关系的数学表达式，定量分析了前期土壤含水量对这一关系的影响作用机理，研究发现:前期土壤含水量越高，初始时刻的下渗率越低，下渗率随土壤含水量减少的速率越快，并且产流过程结束时所能达到的“相对稳渗率”越低;前期土壤含水量对下渗率-土壤含水量关系的影响存在拐点，在土壤含水量小于拐点时，随着前期土壤含水量的增加，下渗过程中相同土壤含水量对应的下渗率也在增加，在土壤含水量大于拐点时存在大致相反的规律;随着前期土壤含水量的增加，下渗率过程线大致呈现出向下平移的规律，且前期土壤含水量对下渗过程的影响随着产流历时的增加而逐渐减弱。 (3)基于下渗率-土壤含水量关系的揭示，发展了能够反映前期土壤含水量影响的次洪计算新模型，并结合野外和室内试验资料进行验证，模拟精度较高。 该模型严格按照超渗产流机理构建，基于下渗率-土壤含水量关系公式计算下渗能力，并与降雨强度进行比较从而确定实际下渗率，进而通过递推过程计算产流量。模型结构简单，参数物理意义明确，可以很好的描述前期土壤含水量对流域洪水形成过程的影响作用过程。在野外和室内实验验证中，各场次的纳西效率系数在0.9左右，相关系数高于0.9。并且模型率定得到的参数值与实测值较为匹配，相关系数在0.9左右，说明该模型具有较为坚实的物理基础。 (4)把新模型应用于典型流域（潮河上游流域）共32场洪水过程的模拟，并以此为基础，探讨了前期土壤含水量及其变化对流域洪水形成过程的影响。 选取半干旱半湿润区潮河上游流域进行模型应用与分析，在32场次洪模拟中，22场的纳西效率系数和相关系数分别在0.7和0.8以上。并得到了前期土壤含水量及其变化对流域洪水形成过程影响的若干新认识:在中等土壤含水量条件下（土壤体积含水量为0.25时），前期土壤含水量对产流过程的影响具有对称性，即增加或减少相同变化量时，其对产流过程的影响程度基本相同，且减少时的影响程度略高于增加时的影响程度;前期土壤含水量对洪峰流量的影响程度高于对整个洪水过程的平均影响程度，对洪峰流量的平均影响程度为27％，而对径流总量的平均影响程度为16％;前期土壤含水量越低，其变化对产流过程的影响程度越高，平均影响程度由前期土壤含水量较低时的30％，递减到前期土壤含水量较高时的10％;降雨总量和前期土壤含水量之间存在交互作用，较高的降雨总量一定程度上会“掩盖”前期土壤含水量变化对产流过程的影响，前期土壤含水量的最大可能影响程度，由30mm降雨总量时的50％减少到80mm降雨总量时的10％。