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为了对非点源污染进行有效的治理与控制，必须研究污染物的流失过程和规律。通过将非点源污染模型与地理信息系统(GIS)、数字高程模型(DEM)相结合，在时间和空间上对流域非点源污染物的流失过程进行系统模拟，分析其时空变化规律，可以为非点源污染的控制和定量化管理提供有效的依据。
本文在全面阐述国内外非点源污染模型发展的基础上，利用SWAT(SoilandWaterAssessmentToo1)模型，在GIS技术和流域数字高程模型的支持下，以北京密云水库北部区域为研究区域，进行流域非点源污染模拟研究工作，主要内容如下：
(1)基于GIS和VisualFoxpro6.0，建立了一套适用于SWAT模型的研究区非点源污染基础信息库，根据流域空间离散化和参数化过程，解决了模型运行单元(水文响应单元)的自动赋值问题，并通过分析单元间的空间关系，实现了模拟结果的逐级空间集成。
(2)应用不同精度DEM提取的流域地表坡度损失的对模型的模拟产生重要影响，坡度提取误差是低精度DEM参与模型非点源污染流域模拟的重要障碍。以牤牛河流域为例，通过对不同精度DEM系列与基准DEM建立的坡度拟合回归方程系进行坡度损失控制，有效地解决了DEM精度对模型模拟影响。
(3)运用SWAT模型将研究区刻划为75个子流域和114个水文响应单元，采用2000～2002的相应数据，对研究区的非点源污染负荷时空变化进行模拟分析：在空间尺度上，研究区的非点源污染贡献主要集中在白河流域，有机氮、有机磷负荷呈“西高—中低—东高”的空间分布；在时间尺度上，污染贡献主要集中在雨季时期(6～9月)，其中有机氮、有机磷负荷随季节呈不规则的“W”形态变化。研究区的非点源污染流失负荷(土壤流失、有机氮、有机磷)与土地利用有密切的关系，在五种不同土地利用方式下，林地和果园的非点源污染负荷贡献最小，耕地和农村居民点的负荷贡献最大。