بسیاری از رودخانه های موجود در حوزه های آبخیز ایران فاقد آمار و اطلاعات کامل و دقیق می باشند. از طرفی تخمین دبی سیلاب و برآورد دوره بازگشت پیش آمدهای نادر یکی از مهم ترین عوامل لازم جهت طراحی و اجرای سازه های آبی است. در چنین مواردی یکی از راه حل های مناسب برای برآورد دبی های حداکثر لحظه ای با دوره بازگشت های مختلف آنالیز منطقه ای سیلاب می باشد. به منظور انجام پژوهش حاضر پس از دریافت آمار آب سنجی کلیه ایستگاه های حوزه آبخیز دریاچه نمک از شرکت تحقیقات منابع آب و رفع نواقص آماری، تعداد 55 ایستگاه آب سنجی با دوره مشترک آماری 20 ساله بین سال-های آبی 71-1370 تا 90-1389 برای ادامه کار در نظر گرفته شدند. سپس با به کارگیری نرم افزار easy fit و بر اساس توزیع لوگ پیرسون نوع سوم، مقدار دبی در دوره بازگشت های مختلف برآورد گردید. در ادامه مرز حوزه های آبخیز آب سنجی منطقه با استفاده از بسته الحاقیarchydro ، استخراج و اطلاعات مربوط به انواع متغیرهای فیزیوگرافی، کاربری اراضی و زمین شناسی جمع آوری شد. هم چنین متغیرهای اقلیمی با استفاده از داده های شرکت تحقیقات منابع آب به دست آمد. پس از جمع آوری اطلاعات مربوط به کلیه متغیرهای مستقل با استفاده از آزمون گاما و به کمک نرم افزارwingamma مهم ترین متغیرهای موثر بر دبی های حداکثر لحظه ای انتخاب و مدل سازی با استفاده از روش های مدل سازی سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی و ماشین بردار پشتیبان در نرم افزارmatlab انجام پذیرفت و میزان کارایی این دو روش بر اساس نمایه های آماری ضریب تبیین (r2)، ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) و ضریب کارایی ناش و ساتکلیف (ce) مشخص شد. نتایج حاصل از انجام این پژوهش نشان داد مساحت به عنوان مهم ترین متغیر موثر بر دبی های حداکثر لحظه ای بوده و در دوره بازگشت های 2، 25 و 100 سال سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی و در دوره بازگشت های 5، 10 و 50 سال ماشین بردار پشتیبان از دقت بالاتری برخوردار می باشند.