泗河作为南四湖的重要入湖河流,是南四湖湖泊重要的水沙来源。泗河及其流域的生态环境尤其是水环境的状况直接影响南四湖的生态健康。改革开放以来,流域人口增加、工农业发展,对水资源的需求不断增加,然而,农药化肥的大量施用、工业废水的排放等造成流域水污染严重。本研究通过对泗河流域实地采样与调查、室内实验分析、数据统计等手段,构建泗河流域的水环境数据库,借助SWAT模型对流域产水、产沙、氮磷以及除草剂——阿特拉津及其代谢产物进行模拟,分析流域产水、产沙、氮磷以及除草剂的输出分布特征,并针对除草剂的输出负荷设置植被缓冲带情境,分析植被缓冲带对除草剂输出影响,并提出控制农药输出的建议。本文主要结论如下:(1)通过实地采集样品和室内实验分析得到泗河流域河水中阿特拉津及代谢产物DEA、DIA的实际残留情况。除草剂实测残留在时间上主要集中在5-7月。其中,DEA残留浓度最高,范围在0~4.33μg/L之间;DIA次之,浓度在0~0.083μg/L之间;阿特拉津浓度最低,在0~0.033μg/L之间。(2)通过搜集整理计算数据,成功构建了SWAT模型模拟所需空间数据库和属性数据库,并基于DEM数据和水系数据生成河网以及对流域进行子流域和水文响应单元的划分,得到31个子流域和781个水文响应单元。利用实测数据对径流和除草剂的模拟结果进行率定和验证,其中率定期径流的R~2=0.70、NS=0.66、RE=17%;验证期径流的R~2=0.71、NS=0.61、RE=1.5%;2017年7月15日之后的除草剂及其代谢产物模拟结果为:阿特拉津的R~2=0.81,NS=0.75,RE=12.02%;阿特拉津代谢产物DEA的R~2=0.72,NS=0.35,RE=25%;阿特拉津代谢产物DIA的R~2=0.57,NS=0.46,RE=22%。(3)流域内年均产水量在245.074-316.857 mm之间,空间分布上表现为东部和西部地区大于中部地区。产沙量在0.053-5.892 t/ha之间,南部大于北部,东部大于西部。非点源氮磷负荷均是西部和东北部较为严重,其中年均氮负荷0.242-5.95 kg/ha之间,年均磷负荷0.05-2.364 kg/ha之间。流域产水、产沙和氮磷负荷的分布均与流域坡度具有相关性,产流与坡度呈负相关,产沙、氮磷负荷则与坡度呈正相关。此外,流域产水量、产沙量和氮磷负荷与降水的时间变化具有一致性,降水与产水、产沙、氮磷负荷都具有很高的正相关性。(4)除草剂阿特拉津及其代谢产物DEA、DIA的输出与流域径流量输出有很高的相关性,除草剂从陆地向河道的运移与降水、径流等气象水文要素有关,降水过程是植物叶面和土壤中的除草剂迁移的主要动力,除草剂伴随着径流过程迁移至河道,造成河流中除草剂的汇集。从时间上来看,除草剂的输出量受到降水和施用时间的影响,输出时间以7-8月份为主,输出量占全年的69%以上。从空间上来看,受河道长度、产沙量等因素的影响,阿特拉津的输出量以东部上游地区和中部地区为主,流域出口处的阿特拉津输出量居中。DEA和DIA的输出量的空间分布相似,以下游流域出口处和中部地区为主。(5)植被缓冲带影响下的月尺度河道除草剂输出总量与未设置植被缓冲带情境下的除草剂输出量相比,不仅输出量大大减小(减小力度DEA>Atrazine>DIA),还有效削减了丰水期的除草剂输出。其中,Atrazine的输出量以中游地区变化最为明显;DEA的输出量以下游地区变化最为明显;DIA的输出量以中游和下游地区变化最为明显。在两种情境下,主河道的除草剂输出量均大于支流河道。在自然情境下,中下游除草剂输出量大于上游;在植被缓冲带情境下,除草剂总输出量以上游和中游为主,中上游及下游的输出量减少明显。(6)控制泗河流域除草剂及其代谢产物的迁移,要从施用、拦截和提供环境完全降解等方面着手。例如保护河道长度、建设植被缓冲带以及减少农药的施用和提高施用效率。