گسترش روزافزون شهرها و تغییر کاربری اراضی زراعی و مرتعی به اراضی مسکونی و صنعتی و بحران سیل در نقاط شهری و به موازات آن تغییرات ایجاد شده در نفوذپذیری، فریب رواناب و تبخیر و تعرق باعث می­گردد که رفتار هیدرولوژیکی حوضه­های آبخیز شهری نسبت به حوضه­های طبیعی غیرعادی و نامنظم گردد. عوامل متعددی در ظهور سیلاب و شدت آن موثر می­باشند که امکان بررسی این عوامل نیاز به تحقیقات جامع­تری دارد. برای این منظور در بسیاری از آبخیزهای کوچک به دلیل عدم وجود ایستگاه هیدرومتری و یا وجود نواقص آماری زیاد، نیاز به انتخاب روش‌های مناسب با توجه به شرایط و خصوصیات حوضه­ها می­باشد. در این تحقیق با هدف بررسی و ارزیابی دبی پیک سیلاب حوضه­های آبخیز شهر بیرجند، از مدل هیدرولوژیکی بارش- رواناب و روش­های تجربی استفاده گردیده است. بدین منظور در تحقیق حاضر برای منطقه­ای کردن مدل از آمار و اطلاعات 11 ایستگاه هیدرومتری مجاور منطقه مطالعاتی استفاده شد. در ادامه برای بدست آوردن توزیع مناسب و محاسبه دبی با دوره بازگشت­های مختلف در حوضه مورد تحقیق از نرم افزار HYFA استفاده و مقادیر دبی حداکثر سیلاب حوضه­های مشابه فاقد آمار را در دوره بازگشت‌های مختلف محاسبه گردید. نتایج بدست آمده از روش­های تجربی حاکی از آن است که این روش­ها برای ایستگاه­های مورد مطالعه نتایج قابل قبول و مناسبی ارائه نمی­دهد، در حالی که روش مدل هیدرولوژیکی بارش- رواناب نتایج قابل قبولی را ارائه داده است.