长江是我国重要的生态安全屏障,其流域生态环境质量的保护是社会经济可持续发展的基础,核心是打好长江水环境保护修复攻坚战。小江是长江北岸流域面积最大的一级支流,对长江干流的水环境质量有着举足轻重的影响。小江流域作为典型以农业生产为主的区域,耕地面积占比大,此外,整体平均坡度较高,随之而来的化肥以及水土流失等非点源污染问题严重威胁流域水环境及水生态安全。相较于点源污染,非点源污染由于其地理边界和位置难以确定,具有滞后性、随机性强,成因复杂等问题,难以准确预测和及时控制,而应用分布式水文模型构建气象-陆面-水体耦合系统可实现对流域实际水循环中各个环节的准确高效模拟。本研究基于小江实测数据,构建了小江流域SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型,具体开展了以下研究工作:（1）构建了基于SWAT模型的小江流域非点源污染模型。根据地形分布等特点划分了15个子流域,1119个水文响应单元（HRUs,Hydrologic Response Units）。基于温泉水文监测站的径流数据与高阳水质监测站的水质数据,选取确定性系数R~2、纳什效率系数NSE作为评价指标,径流、总氮、氨氮、总磷的率定期与验证期均满足R~2＞0.7,NSE＞0.6的精度要求,构建好的模型可以较为准确的模拟小江模型的非点源污染情况。（2）通过分析2013-2018年小江流域中游与回水区断面实测水质指标,评估了水体健康状况,并利用模型各断面模拟数据对小江水环境容量进行分析研究。水质方面,丰水期大部分水质指标平均浓度相对较高,中游的CODMn、TN与TP的年平均值,回水区的CODMn与NH3-N年平均值整体上存在上升趋势,TP浓度对于水质等级评价影响较大。健康状况评估结果表明,监测期间中游出现过三次不健康状况,回水区出现过一次不健康状况,受水库蓄水影响,回水区健康指数波动大,中游与回水区断面未来均存在亚健康风险。采用一维水环境容量计算公式进行逐月计算,全年氨氮水环境容量为1523.98 t,其中14号子流域4月份氨氮水环境容量为-14.42 t,干流全年总磷水环境容量为-133.75 t,其中4、5月份容量最小。（3）基于SWAT模型,研究了小江流域2011-2018年降雨径流产污负荷,分析了流域降雨径流及非点源污染负荷的时空分布规律,探究产出污染负荷的影响因素。时间分布上,2014年与2017年为偏丰年,降雨量均在1500.00 mm以上,2013年与2018年为偏枯年,降雨量分别为816.41 mm与901.23 mm;氮磷污染负荷主要集中在丰水期（5～9月）,达64%以上,并与降雨、产水、产沙有显著相关性;空间分布上,氮磷负荷的分布特点与降雨量、产水量、产沙量类似,同时负荷强度也受耕地面积、人口数量与畜禽养殖量等因素的影响。各类土地利用类型中,由于耕地受施用化肥影响,氮磷污染负荷强度最大,其次为建设用地、草地、林地。综合考虑坡度、坡向以及土地利用类型,采用参数权重赋值及空间分析处理,对流域土壤稳定性进行评估,其中不稳定区域占38.34%。采用自然裂点分级法将氮磷污染负荷强度分为5个等级以识别出污染治理的关键源区,结合土壤稳定性评估结果确定4、6、8、9、12号子流域为关键源区,为后续流域污染控制方案实施及效果评价奠定基础。（4）基于前期对小江流域污染问题的识别及诊断,在关键源区中模拟了15种情景并对其污染控制效果进行模拟评估。单个污染控制措施情景下的削减效果评估表明,对坡度为25°以上的耕地实行退耕还林的控制措施总氮削减效果最好,达50.98%,梯田改造的总磷削减效果最好,达44.05%;考虑粮食作物产量,根据小江地形特点及控制措施削减效果设计污染控制方案,其中残茬覆盖+退耕还林（35°以上）+植草水道的组合方案对于氮磷污染负荷削减效果最好,总氮总磷的平均削减率达65%以上。基于信息熵的多属性决策方法评估各情景的生态经济效益,结果显示,所设计的组合式方案优于单个控制措施,综合属性值（Z值）均在0.58以上。选出Z值最高的情景,对其污染削减效果进行分析,结果表明:实施该方案对小江水质状况有明显改善,全年整体水质基本可以维持在Ⅱ类水体以上,且氨氮与总磷水环境容量得到显著提升。