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随着经济社会的持续发展,流域水环境污染已成为当今社会面临的主要灾害之一。流域生态环境恶化引起的湖泊、水库富营养化严重影响水资源的可持续发展以及人类健康生活,尤其是作为城市供水的水源地水库水体的污染。近年来,随着洋河水库上游城镇化脚步的加快以及农业结构的调整,水库水质恶化、水体富营养化加剧,严重影响着当地的供水安全。因此,构建流域系统下的污染物模化、迁移、扩散等过程的流域水量水环境数学模型,开展模拟预测污染物时空变化规律为重点的水环境保护技术,是洋河水库水环境保障急需的科学技术支撑,对改善目前洋河水库水质恶化现象,保证该地区城市供水安全具有重要意义。本文以洋河水库流域作为研究系统,通过识别、解析洋河水库上游典型年污染源调查结果,基于输出系数法统计计算不同污染源类型与负荷变量,借助GIS技术以村庄为主体对流域进行水文意义下的空间离散,建立流域非点源污染数据库。采用分布式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool）对流域开展了产流-产沙-产污的水文、水环境模拟,解析了洋河水库流域非点源污染时空分布规律与演化过程,继而得出流域上游污染物产生负荷-流失量-入库量的定量关系。以SWAT模型产流、产污为外源输入,耦合基于DHI MIKE21的水动力、水质模型,模拟计算总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）在水库特殊边界、地形条件下的浓度变化与分布规律,分析了水库水质变化的内外部因素,实现了流域系统下的水文水质联合模拟;最后基于水环境容量对流域进行污染物消减研究。在此过程中,得出了以下创新性成果:（1）分析洋河水库上游污染源数据库,数据结构表明人口与村庄和离散化空间元的污染负荷量呈正相关关系;洋河水库上游TN、TP、COD、NH3-N年均负荷产生量分别为7983t、3759t、46527t、2769t,其中畜禽养殖是流域第一大污染源,其次为农业污染;各污染源在空间分布上基本呈由西向东递减的趋势,与流域内人口分布、地形、植被等信息基本吻合。（2）所建分布式水文模型SWAT对径流模拟效果甚好,率定期与验证期R2分别为0.96、0.98,NSE（Nash-Sutcliffe）分别为0.95、0.98,验证期误差率仅为2.87%。对于水质TP与NH3-N模拟效果较好,R2与NSE都分别在0.85、0.8以上;TN模拟效果稍差;就整体而言,模型能较好的模拟流域水文、水环境过程,模型适用性较强。（3）SWAT模拟结果显示:洋河水库流域年均TN流失量为845.96t,流失率10.6%,TP为240.56t,流失率6.4%;流域单位面积流失量介于0.53kg/ha与32.86kg/ha之间;N、P营养物的主要组成是有机态（吸附态）;空间分布上西洋河流域非点源污染流失最大,东洋河次之。非点源污染流失量年际、年内变化明显,表现为丰水年与汛期负荷巨大,枯水年与非汛期相当小的现象;大量污染物负荷入库致使库区营养物质浓度升高,其中TN升高6.5mg/L,TP升高0.45 mg/L,NH3-N升高0.35 mg/L,是水库富营养化的外源因素。（4）基于MIKE21建立洋河水库库区水动力、水质模拟,研究了水库汛期入库污染物在水库中的扩散、降解规律发现:洋河水库在汛期水流携带大量营养物质水库,随水量的增加,流速增大,有利于污染物浓度的扩散,且涨水段历时较短,峰现时间靠前,导致污染物迅速与低浓度水体掺混,致使大面积水域浓度较高,而汛后期来流较小,水库出流为满足蓄水要求而减小,流动缓慢,大量的污染物存储于水库,在夏季高水温等因素的影响下极易造成“水华”现象。（5）不同水文设计条件下流域大部分河段管理水环境容量严重超标。为满足容量要求,实现生态修复,需对流域在不同入库径流保证率下进行污染物定量消减。