水库水质问题已经成为生活生产关注的焦点,尤其是以往较少关注的下层水质和蓄积的沉积污染物的影响更加突出,库内状态不明确从而提高了水质风险。水库作为主要的供水水源,在运行数十年后,库内的生态环境格局发生了较大的变化,在水体内部形成了水体-沉积物多维共存的水质分层格局。且受到水文和调度的影响,其地形边界一直处于动态变化中,加之水库污染物来源广泛、污染物种类繁多使得水质的时空变化更加复杂。目前水库水质分层监测和相应的分析研究较少,本文通过选取典型水库,探索水质动态分层监测方案,在现场监测和室内模拟的基础上,综合运用统计分析、GIS、模糊识别等技术方法,对包含分层水体和沉积物的水质时空变化规律、水质动态分层综合评价分析,得出主要结论如下：(1)水库污染物具有来源广、种类多、多介质赋存、时空动态变化的特点从而使水库呈现出水质分层的结构特征。规划了水质动态分层监测方案,针对碧流河水库总氮超标问题,选取氮、磷为核心的水体13个,沉积物11个指标来分析水库富营养问题,共布设22条垂线。研发了活塞式可视水样采集仪并应用在分层水样采集中。在2015年4月至2015年6月间进行连续分层采样,涵盖了以往没有开展的冰封条件下的分层水体采样和沉积物采样,掌握了水库污染物在不同介质中的动态时空赋存情况。(2)分析了碧流河水库水质、水文要素的季节变化与相互关系。碧流河水库多年平均降雨量、径流年际差异较大,主要集中在汛期。总体上呈现夏季(6,7,8月)最大,秋季(9,10,11月)减少,冬季(12,1,2月)达到最低,春季(3,4,5月)逐渐升高到夏季的U字型变化特征,但2013年12月以后降雨量逐渐减少并小于历史平均水平,自2013年8月以来径流量逐渐减小。水位库容总体上呈现出汛前6月水位最低、持续升高至10月、然后在持续回落到6月的周期性变化,由于降雨量减少从2013年10月起水位持续降低。综合类指标年际差异变化较小,温度总体趋势呈现倒U字型变化；pH处于6-9之间,符合水质标准；2013.7-2015.6时段内生化需氧量多数时间优于Ⅰ类标准呈现U字型季节性变化趋势；高锰酸盐指数也较低,处于Ⅰ(2mg/L)到Ⅲ类(6mg/L)之间；溶解氧年际间差异较小,多数时间好于Ⅰ类(7.5mg/L)水质标准,呈现和温度相反的倒U字形规律；总氮和硝态氮年际间变化较大,总体上没有显著的变化规律,但在水位持续下降的时段内呈现随着水位库容下降而减少的特征；氨氮、有机氮、亚硝态氮由于存在复杂的转化影响因素纵多没有显著的变化趋势；总磷和铁的变化趋势与降雨径流的变化趋势相似。降雨驱动的非点源输入和内源污染释放是水库主要的污染来源。利用SPSS解析了各指标的相互关系,构建了基于不同水文要素的水质要素回归模型。(3)研究了碧流河水库水质季节分层特征和污染来源。结合GIS和水质分层的动态变化特点构建了动态水质分层展演方法,实例表明能够直观的显示水质分层和地形边界的动态变化。水位持续降低过程下碧流河水库属于稳定型分层水库,且随着随着水深和气温的增加,分层现象更加明显,夏季最为显著,冬季冰封环境为逆分层；溶解氧在夏季和秋初存在明显的分层状态,从6月到9月随着温度的升高,水库低氧区域逐渐增大,甚至在底部出现厌氧情况,冰封环境下的溶解氧含量达到最大；总氮整体上呈现均匀混合的状态,并随着水位库容减少而降低;总磷的总体上呈现汛期大,汛后小,冬季最低的季节性变化特征,且随着水力方向逐渐减少,但垂向上的差异较小。受到流域土壤冻融过程的影响,初春降雨能够促进流域氮磷的释放,使得水库氮磷在4月有个小幅度的提高。利用PCA (APCS)-MLR模型进行污染源解析,表明溶解氧主要受到大气沉降源的影响(70.94%),总磷主要受到内源污染和地下水污染的影响(72.22%),总氮主要受到非点源污染的影响(80.6%),氨氮主要受到生产生活污水影响(74.24%)(4)研究了碧流河水库沉积物赋存形态与释放风险。解析了沉积物氮磷的吸附释放临界浓度,结果表明在多数区域有较高的释放风险,空间分布上主要呈现沿水力坡度方向逐渐增大的趋势。总氮含量在1153～3320 mg/kg之间,库区平均值为2725mg/kg,消落区平均值为1538mg/kg,有机氮是其主要赋存形式。沉积物磷含量在355.46～750.46 mg/kg之间,库区平均值为571mg/kg,消落区平均值为416mg/kg,无机磷是主要的赋存形式。实验表明覆水区沉积物氮吸附释放的临界平衡浓度在3.29-10.12mg/L之间,多数情况下高于上覆水浓度,具有较高的释放风险,消落区的较低在1.22-2.23mg/L之间,释放风险较小。多数沉积物磷吸附释放平衡浓度在0.1-0.2 mg/L左右,普遍情况下高于上覆水浓度,具有较高的释放风险。(5)探索了基于PCA/AHP-VFPR模型的水质动态分层综合评价方法,量化了沉积物氮磷释放潜力对综合水质评价的影响。将其实例中,结果表明碧流河水库水质较好,在Ⅱ到Ⅲ类之间,接近Ⅱ类水质。总体呈现夏季差、冬季好;从入库口到坝前逐渐改善；表层优于底层的趋势。沉积物氮磷释放潜力能够降低综合水质状态,综合水质级别从接近Ⅱ类水质变为接近Ⅲ类甚至超过Ⅲ类,表层水体的点位中有30%改变了评价结果,垂向分布中有42.6%改变了评价结果,成为超过Ⅲ类标准的水体。利用蒙特卡罗法分析样本随机误差表明综合水质状态的评价结果较为合理,但样本下限中也出现了改变综合水质判定的情况,即样本随机误差可能使得综合水质判定偏高。