三峡库区位于长江流域腹心地带,近年来随着库区内点源污染得到初步控制,非点源污染逐渐成为库区内水环境恶化的主要原因。因此,开展对库区非点源氮、磷污染负荷的研究对整个库区水质安全和污染治理有重要实践意义。非点源污染的广泛性、随机性、不确定性和模糊性等,导致定点监测难度大,目前,运用模型对非点源污染负荷进行定量估算是主要的研究方法之一。为明确三峡库区内氮、磷污染负荷,本文通过改进Johnes经典输出系数模型,构建了改进的输出系数模型,基于不同土地利用类型、农业人口、畜牧养殖三大污染源对三峡库区2010年、2013年和2015年的非点源总氮(TN)、总磷(TP)污染负荷进行模拟;并以嘉陵江为验证区,应用改进的输出系数模型模拟整个三峡库区非点源TN、TP污染负荷。本研究主要结果与结论如下:(1)考虑到不同土地利用污染源是造成非点源氮、磷污染负荷的主要来源,选取2005年、2008年、2010年、2013年和2015年之间的不同土地利用类型之间的相互转化,研究结果表明,2005-2015年期间,旱地出现逐渐减少的趋势,由1561963.30 hm~2减少到1532197.45 hm~2,主要转为林地22439.03 hm~2,水田也出现了逐渐减少趋势,由623728.03 hm~2减少到58725.87 hm~2,主要转为建设用地15059.13 hm~2,草地在10年间减少了103136.66 hm~2,主要转向了林地,其数量为69808.50 hm~2,其中转为林地数量最多,林地可以减少氮、磷流失,从而减少了非点源氮、磷污染负荷。(2)考虑到污染物在迁移过程中受到的损失和在降雨径流的冲刷影响,在Johnes经典的输出系数模型中引入了产污因子、截留因子和淋溶因子,构建改进的输出系数模型。模拟结果表明,研究区内非点源TN、TP污染负荷总量呈减少趋势,2010年库区内TN、TP的输出量分别为90586.43t和9656.16t,2013年减少至90359.86t和9596.09t,2015年减少至85222.04t和9112.77t,TN污染负荷大约是TP污染负荷的9.4倍。以嘉陵江为模型的验证区,利用改进的输出系数模型分别模拟三峡库区2010年、2013年、2015年非点源TN、TP污染负荷,并与监测值进行对比,以相对误差大小来验证模型的可能性,误差范围控制在可控范围内。结果显示:2010年、2013年、2015年TN、TP相对误差分别为:15%和23%、9%和31%、-3%和-11%。由此可见,改进的输出系数模型对于三峡库区TN、TP污染负荷量化的研究具有可行性,为后者研究非点源污染的模拟提供理论依据。(3)针对库区内特定的气候条件和人类活动方式,选取库区内旱地、水田、林地、建设用地、水域、草地等6种土地利用类型进行模拟,分析了TN、TP污染物在2010-2015年期间的变化趋势,分析结果表明:库区内不同土地利用类型非点源TN、TP污染物流失出现逐渐减少趋势,TN负荷由26480.96t减少到26047.35 t、TP负荷由3582.72 t减少到3524.05 t;不同土地利用类型污染物流失大小顺序依次为旱地>水田>草地>林地>建设用地>水域,旱地与水田中,污染物流失浓度表现出明显减少而降低的变化规律,而林地和草地中变化并不明显;说明旱地、水田是土地利用类型中输出负荷最大的污染源,农业活动造成的氮、磷污染最严重。库区内污染源畜牧养殖在2010-2015年中非点源TN、TP污染负荷呈现上升趋势,由15630.04t上升到16914.20t,畜牧养殖中的污染负荷的输出强弱顺序依次为:猪>家禽>牛>羊,其中猪所产生的污染占畜牧养殖污染中的46%,说明畜牧养殖中猪是产生污染最主要的污染源。库区非点源氮、磷贡献率顺序依次为:土地利用>农业人口>畜牧养殖,贡献率分别为55.97%、25.97%、18.06%,说明不同土地利用类型是造成氮、磷流失的主要原因。综上可得:土地利用类型中旱地、畜牧养殖中猪是TN、TP污染负荷输出关键区。