برآورد سیلاب در مناطق با آمار محدود ویا فاقد آمار یکی از مسائل مهم در طراحی سازه های آبی ومدیریت بهینه ی منابع آب به ویژه در مناطق خشک ونیمه خشک محسوب می گردد. در این تحقیق برای تحلیل سیلاب در حوضه رودخانه گاماسیاب از روش رگرسیون خطی چندگانه استفاده شده است. هدف از این تحقیق شناسایی عوامل موثر در وقوع سیلابهای حوضه رودخانه گاماسیاب، وپیش بینی سیلابهای حداکثر وتناوب وقوع آنها در حوضه رودخانه گاماسیاب می باشد. رودخانه فوق یکی از سرشاخه های اصلی رودخانه کارون، در استانهای همدان وکرمانشاه قرار دارد. بدین منظور ابتدا در محیط نرم افزاری gis پس از تحدید منطقه، لایه های مورد نیاز تهیه، وعوامل موثر در سیل مانند عوامل ژئومورفولوژیکی، اقلیمی، زمین شناسی و کاربری اراضی، برای حوضه گاماسیاب وهر کدام از زیر حوضه ها بطور جداگانه استخراج شد. همچنین کلیه ایستگاههای آب سنجی موجود در منطقه مورد بررسی قرارگرفت، شش ایستگاه دارای حداقل 10 سال آمار انتخاب و پس از بازسازی چند آمار برای بعضی از ایستگاهها پایه آماری مشترک 16 سال انتخاب گردید. در ادامه با استفاده از برنامه کامپیوتری hyfa و روش حداکثر درست نمایی بهترین تابع توزیع منطقه ای مشخص شد. با استفاده از توزیع غالب لوگ نرمال 3 پارامتری برای هر حوضه سیلاب با دوره بازگشتهای 2، 5، 10، 20، 25، 50، 75 و100سال محاسبه، سپس بین مقادیر دبی با دوره بازگشتهای مختلف در محل ایستگاههای مذکور و عوامل موثر بر سیلاب در بالادست آنها، با استفاده از رگرسیون چندگانه ساده و لگاریتمی و با استفاده از روشهای پیشرو، پس رو وگام به گام روابط ومدلهای ارائه گردید. که با استفاده از آنها می توان مقادیر یا دبی با دوره برگشتهای مختلف را در زیر حوضه های فاقد ایستگاه ویا هر نقطه دلخواه از حوضه بدست آورد. همچنین نتایج نشان داد که مهمترین عامل موثر در دبی حداکثر لحظه ای مساحت می باشد، که بین سیلاب و مساحت رابطه معنا داری در سطح 99/ وجود دارد، و پس از مساحت بارش متوسط سالیانه و تراکم آبراهه، با سیلاب رابطه دارند.