Os modelos hidrológicos são utilizados para a representação dos processos hidrológicos, sendo essenciais para a simulação de cenários de mudanças climáticas e de intervenções antrópicas em diferentes escalas espaciais e temporais. E apesar das diversas variações dos modelos, simular adequadamente os processos hidrológicos em áreas semiáridas e áridas ainda se constitui um desafio. Nesse sentido, o modelo conceitual concentrado CAWM (Campus Agreste Watershed Model) foi desenvolvido utilizando formulações matemáticas para simulações de processos chuva-vazão em bacias semiáridas e outras para regiões úmidas. Embora o CAWM venha auxiliando o desenvolvimento de estudos, como planos de bacias hidrográficas e projetos de obras hídricas, um dos principais desafios na modelação hidrológica ainda é a representação fiável da variabilidade espaço temporal dos processos naturais. Sendo assim, objetiva-se com esta pesquisa o desenvolvimento e implementação de modelo hidrológico semidistribuído, baseado nos conceitos fundamentais do CAWM, de modo a suprir a ausência de modelos de estrutura simples que sejam capazes de simular o escoamento por sub-bacias. Para tal finalidade, a metodologia será constituída pela discretização da bacia em sub bacias e das funções de transferência de vazões. Para a calibração dos parâmetros, o modelo desenvolvido adotou o algoritmo metaheuristico PSO (particle swarm optimization). Como resultado, o modelo apresentou resultados satisfatórios na simulação do escoamento em regiões semiáridas e úmidas, onde 88% dos cenários calibrados foram classificados como pelo menos satisfatórios com base no índice de eficiência NSEsqrt. A estação fluviométrica de Engenho Sítio, localizado na bacia hidrográfica do rio Sirinhaém, obteve o melhor resultado com NSE, NSEsqrt e NSEsqrtlog de 0.70%, 0.82% e 0.71%, respectivamente, no período de calibração. Conclui-se que o modelo semidistribuído proposto, utilizando o PSO na calibração dos parâmetros, possibilitou o aprimoramento do CAWM, com a representação da variabilidade espaço-temporal das vazões.