由于对地形地貌特征、临界雨量、汇流时间和重现期等洪水特征因子的认识不足,干旱半干旱地区中小流域的洪水预报准确率有待提高。因此,本文选取甘肃省夏河县(位于半干旱区)和永昌县(位于干旱区)为研究对象,对夏河县(2015年)86个沿河村落的34个小流域和永昌县(2014年)395个沿河村落的240个过水断面的洪水特征要素进行了野外调查,并采用“铁一院”法、瞬时单位线法和地区经验公式法计算了两个区域的汇流时间、设计暴雨和设计洪水,推算了洪水预警值。然后基于计算结果,采用机器学习方法(线性回归、随机森林和神经网络),建立了针对干旱和半干旱地区的洪水预警模型,并对各模型进行了评价分析。结果表明,准备转移雨量与暴雨时程分配、临界雨量和主沟比降之间存在线性相关性,且线性回归模型能较准确地计算预警降雨量。为进一步验证回归模型适用性,使用该模型反演分析甘肃省合作市34个调查流域的准备转移雨量,平均绝对误差仅为0.56 mm。