本书聚焦物理与人工智能耦合的水文水资源系统多尺度模拟的关键科学问题，开展了耦合物理机制与AI的水文水资源模拟方法、降雨径流模拟应用、水碳通量估算应用、水库调度模拟应用等方面的研究，主要包括：梳理了人工智能与物理机制在水文建模中的研究进展，探讨了融合物理机制的AI水文模型在实际应用中的方式与发展趋势；在预测方法和技术方面，构建了融合流域蓄水量达到蓄满、耗尽时产流机制的深度学习降雨径流模型，考虑长期发生极端暴雨事件后流域土壤水蓄满的上边界条件，提出了融合流域全部产流物理机制的模型约束；在预测成果方面，开发了一个由物理规律和观测数据共同驱动的考虑软硬约束的模型，这为实现理论指导人工智能方法提供了研究思路，丰富了水碳通量估算与水库调度模拟方法。