本发明的一种河网结构约束下流域径流随机时空插值方法，通过获取各水文站点的去嵌套集水区面积及径流量序列，采用EOF法得到时间主成分和空间函数；消除各去嵌套集水区径流量序列对流域总出口的径流量序列的线性相关性后创建新残余序列，基于CEOF法推导对应的时间主成分及空间函数；再利用EOF和CEOF法分解出的时间主成分及空间函数，得到任意空间点的径流随机时空插值序列，并评估径流插值精度。本发明通过引入不同阶时间主成分和空间函数，灵活地描述多流域径流时空变化规律，有效剔除由于流域水文相似性所造成的不同集水区径流相关性的冗余信息，实现对径流量序列随机时空二维插值，提高了传统EOF法的插值精度。