Vận hành các mô hình thủy văn dự báo dòng chảy không thể thiếu kết quả dự báo mưa số trị. Để dự báo định lượng mưa, bên cạnh việc tham khảo các biểu đồ phân tích synop, sử dụng phân tích các chỉ tiêu thống kê các đợt mưa, phân tích xác suất, mô hình thống kê và mạng thần kinh nhân tạo… đã cho các kết quả mô hình dự báo mưa từ các mô hình thời tiết số trị NWP, là động lực học khí tượng cơ sở lý thuyết cung cấp các phương trình mô tả sự tiến triển của khí quyển. Dự báo động lực sẽ dự đoán trạng thái tương lai của hoàn lưu sử dụng các xấp xỉ toán học của hệ phương trình động lực .
Trong nhiều năm qua, kết quả dự báo mưa từ các mô hình số trị được ứng dụng trong dự báo dòng chảy từ mưa đã đem lại nhiều hiệu quả to lớn như:
RAMS (The Regional Atmospheric Modeling System) do Đại học Tổng hợp Bang Colorado phối hợp với ASTER phát triển, có thể chạy trên các môi trường như UNIX, LINUX, Window NT với mã nguồn được viết bằng FORTRAN 90. Khả năng áp dụng của RAMS là rất rộng, từ các mô phỏng trong buồng khí động đến các bài toán dự báo toàn cầu. RAMS cho phép nhiều lưới lồng tương tác hai chiều, nhằm nâng cao độ chính xác của các bài toán mô phỏng/dự báo. Thêm vào đó các số liệu mặt đất hoặc cao không có thể đưa vào mô hình nhằm nâng cao chất lượng mô phỏng/dự báo. Từ năm 1995 RAMS đạt tới sự hoàn thiện cho mục tiêu áp dụng rộng rãi khi mô hình được phát triển cho các LINUX claster với số node không hạn chế, sử dụng phần mềm hỗ trợ MPI.
Tại trường Đại học Thủy Lợi thông qua nghiên cứu hợp tác với Italia, mô hình thời tiết số trị khu vực BOLAM được ứng dụng chạy thử nghiệm dự báo nghiệp vụ trước 5 ngày lấy biên đầu vào từ các mô hình toàn cầu.
Mô hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao HRM (High resolution Regional Model) là mô hình thuỷ tĩnh, sử dụng hệ phương trình nguyên thuỷ, bao gồm đầy đủ các quá trình vật lý như: bức xạ, mô hình đất, các quá trình rối trong lớp biên, tạo mưa qui mô lưới, đối lưu nông và đối lưu sâu. Mô hình HRM được phát triển tại Tổng cục Thời tiết Cộng hòa liên bang Đức (DWD) và đang được chạy nghiệp vụ tại nhiều cơ quan khí tượng quốc gia như tại Philipin, Brazil, Tây Ban Nha, Đức, … Mô hình HRM được chuyển giao và chạy nghiệm vụ tại Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Trung ương (TTDBTƯ) từ năm 2002 thông qua dự án hợp tác nghiên cứu giữa 3 đơn vị là DWD, Khoa Khí tượng thủy văn và Hải dương học thuộc Trường Đại học khoa học tư nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội và TTDBTƯ. Số liệu ban đầu và điều kiện biên phụ thuộc vào thời gian cho mô hình HRM được lấy từ các trường phân tích và dự báo từ mô hình toàn cầu (Global Model for Europe-GME) của DWD. Hiện tại, mô hình HRM đang được chạy nghiệp vụ tại TTDBTƯ với 2 phiên bản HRM-28km (độ phân giải ngang là 28km, 31 mực thẳng đứng và bước thời gian là 120 giây) và HRM-14km (độ phân giải ngang là 14km, 40 mực thẳng đứng và bước thời gian là 90 giây) cho 2 phiên dự báo hàng ngày vào 00UTC (7 giờ Việt Nam) và 12UTC (19 giờ Việt Nam)
Từ năm 2011, Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Trung ương đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường đầu tư dự án mua các sản phẩm (dạng ảnh có sẵn trên trang web) và số liệu dạng số (dạng mã GRIB truyền qua mạng Internet) của Trung tâm Dự báo hạn vừa Châu Âu. ECMWF (ECMWF – European Centre for Medium-range Weather Forecasts) để phục vụ công tác dự báo khí tượng hạn ngắn – hạn dài nghiệp vụ. Các sản phẩm dự báo được cung cấp rất đa dạng gồm có dữ liệu dự báo số trị mưa, các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm… theo dạng lưới với thời gian dự báo theo hạn ngắn, hạn vừa và hạn dài .Đây là nguồn số liệu dự báo khí tượng toàn cầu toàn diện nhất mà Trung tâm dự báo Trung ương có thể khai thác. Thực tế dự báo định lượng mưa vẫn đang là bài toán thách thức các nhà khoa học hiện nay không chỉ riêng ở Việt Nam mà cả trên thế giới. Tuy vậy, các đánh giá chất lượng dự báo mưa trong một số nghiên cứu gần đây của Trung tâm dự báo Trung ương đã cho thấy nói chung các sản phẩm dự báo của các hệ thống mô hình toàn cầu và khu vực hiện tại đã phần nào đáp ứng được nhu cầu của bài toán dự định lượng mưa. Đó là việc phát hiện về diện và ước lượng sơ bộ về định lượng các đợt mưa lớn trên các lưu vực sông trước 5-10 ngày, nhận định sơ bộ tổng lượng mưa trước 1 tháng.
Một số loại số liệu viễn thám khác là số liệu địa hình (DEM), sử dụng đất, loại đất, địa chất. Số liệu DEM có GTOPO30, Hydro1k (USGS), Global Map(ISCGM), trong đó nên sử dụng số liệu mới nhất từ nguồn Global Map với tỷ lệ 30x30m cho Việt Nam phát hành từ tháng 3/2007. Số liệu sử dụng đất, thảm phủ, địa chất… có thể khai thác từ Global Map, USGS, UNEP được cập nhật năm 2007 và được sử dụng trong đề tài :”Nghiên cứu tích hợp mô hình mã nguồn mở với dữ liệu mưa toàn cầu để dự báo nguồn nước mặt lưu vực sông liên tỉnh, liên Quốc gia. Áp dụng thử nghiệm tại lưu vực sông Srêpôk”. Bản đồ DEM tỷ lệ 30x30m hoàn toàn có thể đáp ứng cho mô hình thủy văn áp dụng cho thượng lưu các sông là vùng núi cao với cao độ thường trên 500 – 1000m. Các số liệu DEM, sử dụng đất, thảm phủ mặt đất cho toàn bộ lưu vực sông Srêpôk sẽ được bổ sung từ các đề tài, dự án đã được thực hiện để đảm bảo nâng cao chất lượng mô phỏng của mô hình thủy văn thông số phân phối .
