本发明公开了一种基于观测数据的灌区输配水系统建模方法，涉及输配水系统建模与水资源管理技术领域，包括：获取各个渠池的回水区长度和各个渠段的动力波速的初始数值；修正渠道伪均匀流区的流量传递过程，建立初始参数下的系统模型；利用启发式搜索算法对系统模型的隐含参数进行在线寻优；建立模型对伪均匀流区的水深变化过程进行预测，获得依据观测数据在线优化的离散型状态方程形式的灌区输配水系统模型，模型的准确性和可靠性得以保障。本发明可实际应用于灌区输配水渠系的水位变化过程预测及其自动控制系统设计，能够提高灌区水位的预测精度，为灌溉输配水自动控制提供更精准的系统模型，为有效提高灌区的水资源利用效率和管理水平提供支撑。