برای مدیریت منابع آب در هر حوضه آبریز لازم است که تخمین مناسبی از میزان آب موجود در حوضه انجام شود که برای این کار از مدل‌سازی هیدرولوژیکی استفاده می‌شود. مدل‌سازی هیدرولوژیکی مناطق خشک و نیمه‌خشک به علت محدودیت منابع آبی وجود اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق به بررسی کلی مشکلات مدل‌سازی هیدرولوژیکی در این مناطق پرداخته شده و به‌طور خاص روی مؤلفه بارش مؤثر تمرکز شده است. سپس، یک روش برای محاسبه باران مؤثر و آستانه بارش-رواناب پیشنهاد شده و تأثیر آن در جریان هورتونی منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل‌سازی بارش-رواناب از مدل هیدرولوژیکی توزیعی BTOPMC استفاده شده است و عملکرد آن قبل و پس از اعمال رابطه باران مؤثر و جریان هورتونی اصلاح شده مقایسه شده است. از دو معیار ارزیابی ضریب نش و ضریب حجمی جریان برای بررسی عملکرد مدل استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل‌سازی نشان می‌دهد که اعمال رابطه پیشنهادی در این تحقیق موجب افزایش حدود 12/0 در مقدار ضریب نش و ده درصد در ضریب حجمی جریان شده است که نشان‌دهنده تأثیر مطلوب اعمال این رابطه در مدل هیدرولوژیکی BTOPMC است و موجب تخمین مطلوب حجم آب در سطح حوضه می‌شود.