日益严重的水质污染严重威胁到人类的健康与生存，水体富营养化是其中的一大治理难题，由于其污染的随机性和广泛性，亟须从区域尺度进行宏观规划和设计以控制水质污染。流域土地利用与水体中污染物浓度密切相关，定量刻画两者的关系，厘定土地利用对水体中污染物的影响，才能有效进行土地利用管理，提高水体质量。以往研究较多关注的是土地利用数量结构，对土地利用空间信息刻画的相对不足，造成了单纯采用土地利用比例的研究对水质污染的解释程度不尽相同，影响了对两者关系的理解，更导致对水质污染的管理和控制存在偏差。　　为此，本文以密云水库上游流域为研究区，以水体污染物的产生、迁移、转化等的生态水文过程为线索，深入挖掘和刻画影响水体营养物的土地利用强度、所处坡度、距离河道及水质监测断面距离以及相互邻接关系等空间信息，系统进行土地利用对水体中污染物浓度影响的研究。　　(1)本文在覆盖全流域的52个子流域出水口设置水质监测点，采集了2013年7月，8月和9月的监测断面水样，经室内化学分析，获取水体总氮、硝酸盐氮、氨氮、总磷和COD、BOD5等营养物的浓度，作为水体富营养化的表征，揭示流域水质污染的时空变异特征。研究发现，该时段流域水体富营养化状况不容乐观，其中总氮污染最为严重，为劣Ⅴ类水的水平;硝酸盐氮和BOD5污染次之;氨氮、总磷和COD污染较轻。从7月到9月，总氮、硝酸盐氮、COD和BOD5浓度呈现增加趋势，相反，氨氮和总磷浓度则呈现减少趋势。在空间分布上，潮河流域水体富营养化水平明显高于白河流域，流域的上游和下游的水质相比中游较好。　　(2)基于2013年夏季Landsat8影像数据解译获取了研究区的土地利用现状图。研究区以林地、草地和耕地分布为主，分别占土地总面积的56.9％，25.1％和14.3％，但52个子流域的土地利用结构差异显著。通过相关分析表明，耕地、草地和城乡居住用地是流域地表径流营养物重要的输出源，林地能拦截和过滤水体中的营养物，能够有效控制流域的水体富营养化。比较各子流域土地利用比例和地表径流营养物浓度的Pearson相关系数得知，总氮和硝酸盐氮浓度主要受耕地、草地和林地比例的影响，总磷浓度与耕地、林地、草地和城乡用地比例都呈显著相关关系，COD和BOD5浓度则主要受耕地比例影响，氨氮与各土地利用类型比例相关性都较低。　　(3)在GIS支持下，利用经验转换系数和土地利用现状图，结合研究区社会经济统计数据，本文提出了土地利用强度的量化和空间表达的方法，估算了流域单位耕地面积的氮磷施用量，单位草地面积的载畜量及单位城乡居住用地面积的人口承载量和畜禽饲养量，刻画了不同子流域耕地、草地和城乡居住用地营养物输出强度的空间差异。纳入土地利用强度信息可计算调整的土地利用比例，除城乡居住用地与COD和BOD5浓度的Pearson相关系数有所下降外，其他计算调整后的土地利用比例与营养物浓度的Pearson相关系数都有明显的增加，土地利用强度信息提高了土地利用对地表径流营养物浓度的解释能力。　　(4)本文提取了包括土地利用所处坡度、空间距离和位置邻接关系等3方面的土地利用空间分布特征。耕地和城乡居住用地多分布在河谷等坡度较小的平缓地带，草地和林地多分布在坡度较大的位置;基于坡面汇流和河道汇流的迁移路径，通过计算了各土地利用斑块与河道和监测断面的距离，发现耕地和城乡居住用地集中分布在河道附近，林地和草地在全流域分布广泛，在距离河道较远的地方仍有一定分布;以输出营养物的迁移路径为线索，本文刻画了土地利用的邻接关系，提取输出营养物在其随径流迁移至河道的路径上受到林地拦截的耕地、草地和城乡居住用地的空间分布，上述三类用地占各类型用地总面积的比例分别为42.5％，71.2％和45.2％。　　(5)纳入上述土地利用空间信息，结合数学模型，本文探讨土地利用空间分布特征对水体营养物迁移和转化过程的影响。土地利用所处坡度刻画了营养物输出风险的高低，纳入该信息后，并未能明显提高其对营养物浓度的解释能力，只有林地与营养物浓度的相关性略微增加。以反距离函数模拟营养物随地表径流的衰减过程，纳入土地利用空间距离信息提高了耕地、草地和林地对营养物浓度的解释能力，降低了城乡居住用地与营养物浓度的相关性。同时，本文提出的河道内标准化迁移距离修正方法，考虑了子流域的形状特征，提高了土地利用空间距离信息对营养物浓度的解释能力。通过对土地利用位置邻接关系的空间识别，结合削减函数能反映特定位置上林地对地表径流营养物的削减作用，纳入上述信息后得出，总氮和硝酸盐氮的浓度不受土地利用位置邻接关系的影响;氨氮和总磷浓度受到土地利用位置邻接关系影响最大，位于输出的营养物迁移路径上的林地有效控制了上述两者的浓度;而COD和BOD5浓度仅受草地和城乡居住用地与林地邻接关系的影响。　　(6)为全面厘定土地利用对地表径流营养物的影响，本文耦合上述的土地利用强度、所处坡度、空间距离和邻接关系等4方面信息，构建土地利用与总氮、总磷和COD浓度的多元线性回归方程，方程的可决系数由未纳入任何空间信息的0.294，0.471和0.223分别增加到了0.532，0.685和0.489，大幅提高了土地利用对地表径流营养物浓度的解释能力。在厘定土地利用空间位置对监测断面营养物浓度贡献率的基础上，比较与河道不同距离下子流域土地利用对营养物浓度的平均累积贡献率及面积累计百分比，确定了距离河道1km的迁移路径范围内的河岸带为水体富营养化的关键控制范围。最终提出了优化农田施肥管理，加强牲畜粪便的处理，建设林地过滤带和河岸缓冲带等水质污染控制和调控的措施建议。