Nous proposons dans cet article une nouvelle approche de modélisation et de simulation des phénomènes hydrologiques à l'échelle d'un bassin versant. Elle est caractérisée par l'utilisation du formalisme de machines séquentielles à états finis pour représenter des phénomènes complexes continus et dynamiques tels que l'évapotranspiration, le ruissellement ou l'infiltration. L'interaction des phénomènes et le découpage spatial du bassin versant selon des critères géomorphologiques se traduisent par une interconnexion de machines séquentielles formant ainsi un modèle structurel hiérarchisé simulable à une échelle de temps choisie par l'utilisateur (mensuelle ou journalière). La simulation permet d'établir un bilan quantitatif du débit à l'exutoire et du niveau de la nappe. Elle repose sur une technique de simulation à événements discrets gérés par un échéancier. Deux types de scénarios sont pris en compte par le simulateur : des scénarios climatiques et des scénarios anthropiques ce qui permet d'évaluer sur un long terme l'évolution du bassin.