در این تحقیق، یک مدل نیمه توزیعی بر اساس هیبرید مدل ولترا و سیستم های هوشمند جهت شبیه سازی فرآیند بارش- رواناب پیشنهاد و توسعه داده می شود. بدین منظور، قابلیت مدل پیشنهادی نیمه توزیعی هیبرید در شبیه سازی رویدادهای بارش- رواناب حوضه آبخیز ناورود واقع در شمال کشور (استان گیلان) مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا حوضه آبخیز به دو زیرحوضه تجزیه شده و شبیه سازی بارش- رواناب هر کدام از آنها با مدل غیرخطی ولترا انجام و درنهایت روندیابی جریان سطحی بین زیرحوضه ها با استفاده از مدل هوشمند شبکه عصبی صورت گرفت. برای تسهیل حل مدل ولترا و کاهش پارامترهای آن از تحلیل موجک استفاده گردید. در نهایت، عملکرد مدل پیشنهادی با مدل نیمه توزیعی هوشمند (شبکه عصبی) و مدل گرده ای ولترا با استفاده از معیارهای عملکرد ضریب همبستگی، خطای زمان اوج، درصد خطای دبی پیک، ضریب کارائی، درصد خطای حجم کل و جذر میانگین مربعات خطا مقایسه گردید.