水环境污染已成为全球问题，在我国水源的安全问题形势严峻。在潭江污染后，大沙河水库作为江门市的第三大水库已成为开平市及周边镇区的重要水源。近年来，由于农林业化肥的大量使用及畜禽养殖业的兴起，大量营养盐入库，造成水库富营养化趋势日益严重。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是非点源污染模型，本研究利用ArcSWAT模型，对开平大沙河水库流域进行非点源污染模拟，研究主要内容及结论如下：1）对研究区的自然地理和社会经济状况进行了调查和数据收集，构建了研究区的非点源污染基础信息库。空间数据包括DEM、土地利用括图和土壤图等，属性数据包括气象、土壤属性、水文信息及污染源等，所需数据均转换为模型所需格式。2）对流域污染源进行分析，流域内氮污染负荷远大于磷污染，TN:TP≈6.6:1。农业化肥对氮污染的贡献最大，畜禽养殖对磷污染负荷贡献最大。3）对各观测入流的负荷统计分析，总流量、总氮和悬浮物负荷最大的为入流2(大沙河流经大沙镇的水渠)；总氮与悬浮物浓度及总磷负荷最大的为入流4（富食河）；溶解氧和pH变化幅度最大的为入流5（沃江河）；流量变化幅度最大的为入流1。总体上大沙河的流量及营养负荷最大，其次为富食河，入流7的观测负荷虽然较小，但是其污染物浓度大，在强降雨时可能会有更多的污染负荷入库。4）采用2003-2012年总入库流量数据，对流域水量平衡敏感的15个参数进行率定和验证。结果，月模拟率定期R2值为0.879，NSE值为0.884，验证期R2为0.911，NSE为0.907；日模拟率定前R2值为0.681，NSE值为0.681，率定后R2为0.651，NSE为0.648，总体上水平衡误差为为1.03%～5.5%，总体上模拟值偏低，模型在该流域较适用。用2011-2012年逐月观测数据对大沙河和富食河出口模拟值进行手动率定，结果表明，模型的径流及总氮模拟结果符合模型标准，泥沙及总磷模拟结果远低于模拟标准。5)大沙河水库中TN偏高，TP在雨季较高，属于磷限制型水库，库中TN/TP范围为10～131，平均值为34.9。据观测分析，大沙河水库处于Ⅲ-Ⅳ类水质状态，需要对TN和TP负荷进行总量控制，尽快使其达到Ⅱ类水质标准。在Ⅱ类水质标准时，水库的入流负荷总氮平均限值应为563kg/天，总磷入流负荷平均值限应为22.7kg/天。大沙河的入流负荷约为总氮1082.4kg/天，总磷105kg/天，远远大于水库环境容量。总体上，总氮负荷的削减量应为2.8×105kg/年，总磷负荷的削减量应为4.0×104kg/年。在无外源输入的情况下，库中水体总氮去除量应为6.8×104kg—8.3×104kg，总磷去除量应为3.1×104kg—4.4×104kg。若不考虑治理费用及经济规划的，畜禽养殖入库负荷应削减86%，农业化肥负荷和生活污染入库负荷应削减63%，才能满足水体功能要求。对流域的不同污染控制方案进行模拟，结果表明，综合污染控制方案具有可行性，在污染控制管理时可作为参考。