水资源短缺与水环境污染已经严重制约了我国社会经济的可持续发展，水环境污染已成为亟需解决的环境问题。流域污染负荷模型是污染负荷定量化的重要工具，可以对污染物的产生及迁移过程进行模拟。由于我国特有的区域特色及数据缺乏等原因，国外的复杂模型难以得到广泛的应用，而过于简单的模型无法对污染物的输移进行机理性模拟。如何平衡流域过程复杂性与模型结构简单性，建立反映我国区域条件和特色，模型结构相对简单，所需输入数据相对较少，同时能对流域污染物输出过程进行机理性模拟的模型，对流域污染控制与水环境保护有重要的理论意义和应用价值。　　以平衡流域复杂性与模型结构简单性之间的矛盾为原则，考虑半干旱半湿润流域水文及污染物输出过程的特征，构建了流域污染负荷模型(WatershedPollution Load Estimation-WPLE模型)的结构。以柳河流域为研究对象，模拟了流域径流、泥沙及氮磷负荷，并应用流域实测数据进行了模型参数率定与验证。以柳河流域数据率定的模型参数为输入，模拟预测了滦河上游流域其他7个子流域的非点源污染负荷。以WPLE模型为基础，进行了柳河流域氮磷负荷污染源解析及其季节与年际差异分析。基于WPLE模型氮磷负荷模拟结果，在子流域尺度识别了柳河流域非点源污染关键源区，并通过BMPs(Best Management Practices)措施效果及费用对比选取了BMPs措施组合方案。论文的主要结论如下:　　(1)以平衡流域复杂性与模型结构简单性为原则，考虑半干旱半湿润地区水文及污染物输出过程特征，构建了流域污染负荷模型WPLE的结构，模型可以对流域水文、泥沙及污染负荷过程进行模拟。WPLE模型结构相对简单，所需输入数据相对较少，同时包括了对流域水文水质主要过程的模拟。此外，在WPLE模型中引入了人类活动对流域水质水量过程影响的模拟。　　(2)利用2012年汛期的3场洪水事件的水质-水量监测数据，分析了营养盐浓度在洪水事件中的变化，营养盐浓度与流量之间的关系，不同降雨事件特征及水文条件对营养物浓度变化的影响，并对影响不同形态营养盐输出特征的因素及流失机制进行了探讨。洪水事件下的氮磷浓度变化特征是由降雨量级、强度、水文情势及前期状况等因素所共同影响的。从营养盐浓度与流量的相关分析及浓度过程的滞后效应两个方面来分析水质与水量关系。浓度与流量即存在正相关关系，又存在负相关关系，绝大多数表现出正相关关系。不同营养盐形态在洪水事件中表现出不同的滞后效应，没有统一的模式。流域内的磷主要被泥沙所吸附，在洪水事件中主要以颗粒态流失。与之相反，氮主要通过溶解态的形式流失，淋洗机制是氮的主要流失途径。　　(3)应用WPLE模型对柳河流域的水文过程、泥沙及氮磷污染负荷进行了模拟，并利用流域实测的径流、泥沙及污染负荷数据进行模型的参数率定与验证。总体上，模型对于月流量序列的模拟效果较好，率定期的R2和NSE均超过了0.85，而验证期的R2和NSE也都超过了0.75。模型对泥沙的模拟中，率定年份的模拟值与实测值误差较小，相对误差为13.5％，验证年份的模拟误差较大，但模拟值与实测值在同一数量级上。总体上，WPLE模型对氮、磷负荷的模拟效果良好，月负荷序列率定期的R2和NSE均超过了0.65，而验证期的R2和NSE也都超过了0.6。以柳河流域数据率定的模型参数为输入，预测了滦河上游流域其他7个子流域的非点源污染负荷，结果表明各子流域的非点源污染负荷输出强度差异明显，土地利用类型组成是导致差异的主要因素。　　(4)基于WPLE模型氮磷负荷模拟结果，分析氮磷负荷的污染源组成及其季节性与年际差异。首先，分析了总氮与总磷年均负荷的污染源组成，非点源为总氮与总磷主要污染源，分别占总氮及总磷负荷的75％及88.4％。其中，土壤侵蚀负荷、农村地表径流及壤中流为主要的非点源污染。总氮与总磷负荷污染源组成季节性差异明显，非汛期主要污染源为点源污染，汛期以各种形式的非点源污染为主，主要的非点源污染源在汛期占总负荷的比例要高于非汛期。总氮与总磷负荷污染源比例年际差异显著，从枯水年到丰水年，点源占总负荷的比例减少，而主要的非点源污染源占总负荷的比例增加。为探究污染源组成的季节及年际差异的原因，分析了流域水量平衡及其季节与年际变化，结果表明水量平衡变量的季节及年际变化是造成污染源组成年际及季节性差异的主要原因。　　(5)基于WPLE模型氮磷负荷模拟结果，在子流域尺度进行柳河流域非点源关键源区识别。综合考虑总氮与总磷非点源污染，子流域11，14，15及16被识别为柳河流域的氮磷非点源污染关键源区，4个子流域的面积占流域总面积的19.4％，占总氮非点源污染负荷的30.4％，占总磷非点源污染的29.4％。统计了关键源区的土地利用组成，结果表明关键源区子流域的农用地及居住用地面积比例更高。将WPLE模型氮磷负荷模拟结果与PRedICT工具相结合以进行非点源BMPs措施的选择。初选7种BMPs措施应用于关键源区子流域，对比BMPs措施的负荷削减效果和实施费用，选择水土保持耕作及河岸植被缓冲带为柳河流域非点源污染控制措施组合方案。