白河流域属于密云水库上游地区,是北京市主要供水水源地,其水质安全对北京生产生活起着重要的作用。由于生态保护、退耕还林还草等政策的实施,近10多年来,白河流域农林复合景观格局较大的变化。本文采用GIS手段,应用分布式水文模型SWAT(Soil and Water AssessmentTools),对研究流域的径流、泥沙、水质状况进行模拟研究,探讨降雨和景观格局变化对水文生态响应的影响。以2000年白河流域景观格局为基础,结合1990-2007年气候、径流资料,选取2001-2006年泥沙、水质资料资料,对模型进行了参数的敏感度分析以及参数的校准和验证,得出结果径流、泥沙、水质月ENS≥0.7,R~2≥0.7,表明率定与验证参数符合规定的要求,模型适用于研究区域。对比分析了白河流域1988年及2000年两期景观格局,分析其景观要素之间转化规律。借助SWAT模型搭建的平台,对比模拟了在相同气候条件(2001-2006)下,1988年和2000年景观格局下的径流,泥沙,污染物的变化。得出林地在对非点源污染防治中起到了较为重要的作用。最后,以现有流域景观格局为基准,模拟不同下垫面变化及气候变化情景下白河流域所产生的水质响应。下垫面变化情景预测中得出,退耕还林还草都具有减水减沙的生态效应,进而也降低了总氮和总磷的输送量,退耕还林减水减沙的效应要比还草的效应大。在气候情景预测中结果显示,径流量、泥沙、总氮和总磷量与降雨量的变化成正相关性,而与气温的变化成负相关。