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选择巢湖十五里河源头段为对象，以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐、以NaCl为保守型示踪剂，开展现场示踪实验。在此基础上，从潜流交换与侧向补给耦合作用的角度，构建源头溪流溶质迁移转化数学模型，并借助美国地质调查局（USGS）推荐的OTIS应用程序包和OTIS-P参数优化程序软件，确定模型水文参数和吸收系数，完成参数灵敏性分析。通过对水环境数学模型中不同模块作用效果的分析，识别主要作用机制；基于暂态存储指标和养分螺旋原理，解析十五里河源头段的暂态存储能力和氮磷养分滞留特征，并从水环境系统模糊不确定性角度，对源头河段溶质迁移扩散规律进行模拟仿真。现将取得的结果概述如下：（1）对OTIS模型中不同功能模块作用效果的分析表明，若不计侧向补给作用，则将延迟溶质迁移到达下游的时间，且模拟浓度超过实测值；而若忽略暂态存储模块影响，则不仅导致模拟浓度值远高于观测值，也影响溶质模拟浓度穿透曲线的形状，并明显缩短了溶质迁移到达下游河段的时间。（2）源头河段暂态存储特征分析表明，不同水文条件相应的暂态存储度量指标Ts和Ls数值变化很大；半数以上F200med低于20%，不同河段水力停留因子Rh差别也较大；qs和qL的平均值分别为2.49×10-3、3.36×10-4m3·s-1·m-1，表明该河段存在较为明显的侧向补给作用。根据参数回归分析结果，绝大部分水文参数、暂态存储指标与流量之间都没有表现出较为明显的相关性。（3）该源头河段NH4和SRP的综合衰减系数k-NH4、k-SRP平均值分别为1.53×10-3、-1.11×10-4s-1；由NH4吸收长度Sw-NH4高达29279m，表明该源头段经由物理或生化过程去除N的可能性极低；由Sw-SRP为-2568m，意味着该源头河段磷的释放效应超过了吸收作用，即该河段对磷起到“源”的作用。与营养盐含量相对较低的溪流相比，十五里河源头段Vf-NH4相对偏低，而U-NH4则显著偏大。上游子河段的主河道流动水体对NH4损失贡献率为88.14%，暂态存储区贡献率为11.86%。（4）根据参数灵敏性分析，得到该源头段OTIS模型参数的灵敏性排序为A＞As＞＞D。（5）水环境仿真模拟结果表明，流量越大，Cl-1越早到达下游河段。对同一流量不同位置的Cl-1浓度穿透曲线，从上游至下游河段，浓度峰值下降幅度越来越小，曲线的形状也由陡峭型变化为平缓的舒展型。