本发明提供一种针对大尺度水文模型时变参数的代理优化率定方法，包括：选定分布式水文模型，以流域为研究对象构建模型，筛选出敏感参数；结合确定的敏感参数值，根据与其相关的关键指标实测数据验证模型，经验证后进行长时间序列的数值模拟；基于上述模拟结果统计不同时间尺度下关键指标模拟量，以及对应的年实测量；将长时间序列分为若干段；设置敏感参数经验值的校正因子并建立代理优化率定模型；选取合适的评价指标对校正因子进行率定，得到不同季节校正因子的后验分布；使用校正因子对敏感参数经验值进行校正，得到季节尺度下其变参数值并比对模拟精度。本发明实现了对大尺度模型参数的快速率定，解决了大尺度模型参数率定的耗时低效问题。