中国水环境问题形势严峻,为此而开展的污染物总量控制和排污许可又未能与水环境质量改善建立输入响应关系。虽然国际上污染物总量控制的实施相对成熟,但是由于国情和基础的不同,一些技术方法现阶段在我国还难以适用,亟需提出适合我国水质目标管理核心的水污染物总量控制方法。为此,本文针对我国水污染物总量控制中的水环境容量计算、水环境承载力评价和区域污染物总量分配等关键技术难点开展了方法创新研究,并提出了一套基于水环境承载力的区域污染物总量控制方法体系,在河南省进行了实践应用。主要研究内容如下:(1)针对多重水质目标管理的实际,提出了多重水质节点控制的处理方法,并以此为基础划分水环境容量计算单元。考虑混合区水质达标和多重水质控制断面达标要求,在水环境容量解析计算模型基础上引入混合区范围计算方法和水质节点控制方法,建立了混合区水质节点控制的水环境容量计算方法,同时实现混合区控制和多重水质节点控制。(2)提出了水环境承载力是由水体水环境容量和水环境质量共同决定的内涵。以此为依据,在水环境容量承载率和水质承载率计算方法相互修正基础上,依据内梅罗指数方法,构建了多类型污染指标的耦合容量-水质的水环境承载力评价方法。结合水环境管理预警需求,参考国际通行安全标准界限,将水环境承载力划分为超载、临界承载和可承载三个等级。(3)提出以三级水环境容量为依据确定区域污染物总量控制目标。并以此为目标,提出了基于水环境承载力的区域污染物总量分配方法,初始分配主要考虑区域整体污染物减排技术潜力和水环境管理工作,次级分配主要考虑分配地区的水环境承载力。同时通过引入基尼系数法对区域污染物总量最终分配结果进行合理性评价。(4)根据水污染物总量控制的系统性、复杂性和不确定性等特征,构建了一套包括基于负荷历时曲线(LDC)的水环境问题诊断方法、流域污染源-水质响应关系模型方法、混合区水质节点控制的水环境容量计算方法,耦合容量-水质的水环境承载力评价方法、基于水环境承载力的区域污染物总量分配方法等5个关键方法的,基于水环境承载力的区域污染物总量控制方法体系,基本涵盖了水污染总量控制的各个环节。(5)通过将所构建的区域污染物总量控制方法体系在河南省进行了应用研究,确定了河南省的总量控制目标,将总量控制目标在各地区之间进行了分配,并将各地区污染物总量分配到工业、城镇生活和规模化畜禽养殖等点源,污染物总量分配结果比此前实施的总量控制更符合区域的特征,体现了各地区的差异性,具有更强的合理性和可行性。本文构建的区域污染物总量控制方法体系具有充分的科学基础和现实针对性,能很好的揭示污染物总量控制与水环境质量的响应关系,有力服务于污染物总量控制和水环境质量双控目标,可以在全国进行推广使用,能为中国基于水质改善目标的污染物总量控制和排污许可实施提供技术平台和支撑,对中国水环境质量的改善具有重要意义。