人类活动使流域中的氮输入量不断增加,由此引发了一系列的水环境问题。本文以新安江流域上游和长江流域上游为研究对象,分析人类活动净氮输入及其在流域中的时空分布特征;采用分布式流域非点源污染模型GBNP,模拟氮素在流域中通过水文过程对河道的补给,分析入河氮素的时空特征;模拟氮素在河道中的迁移转化过程,分析入河氮素对河道水质的影响。基于社会经济统计资料,论文首先分析了新安江流域上游和长江流域上游自上世纪90年代以来的人类活动净氮输入量的时空分布与变化情况;然后,在两个流域分别构建了分布式非点源污染模型GBNP,模型的率定与验证结果显示,模型在两个流域适用性良好;最后,基于模拟结果,分析了流域中的入河氮素负荷与河道水质的时空变化,并以新安江流域为例,探讨了河网系统中氮素滞留的影响因素;以长江流域上游为例,探讨了人类活动对氮素负荷和河道水质的影响。在新安江流域的研究结果显示,流域的主要氮素来源均为农田氮肥施用和大气氮沉降,人类活动净氮输入量较高的区县主要包括屯溪区、歙县和绩溪县。人类活动净氮输入与城镇与农田的面积呈显著正相关,与森林面积则呈显著的负相关关系。GBNP的模拟结果显示,流域年均入河总氮负荷强度约为1.16 ton/km2,5-8月入河总氮负荷量约占全年总负荷量的57.7%,流域总氮入河系数约为0.16;入河总氮负荷量主要取决于人类活动净氮输入,并受降雨量和降雨强度及流域下垫面条件的影响。流域河道水质整体良好,汛期总氮浓度低于非汛期,年均氮素滞留率约为80%;氮素在河网系统中滞留率从一级河道(河源)至干流河道递减。在长江流域上游的研究结果显示,流域中氮素来源主要为氮肥施用和大气氮沉降,食品/饲料氮净输入量所占比例也较高,其中成都平原地区人类活动净氮输入量最高;城市化通过改变城市及周边地区的种植方式与养殖类型,增加了人类活动净氮输入量。GBNP的模拟结果显示,流域年均入河总氮负荷强度约为1.50ton/km2,其中7、8月份的入河负荷量约占全年总负荷量的65%以上,流域年均总氮入河系数约为0.26。在氮素供给充足的区域,流域总氮输出量主要受降雨-径流过程控制,反之,限制总氮输出量的主要因素则是流域中氮素累积过程。汛期的河道总氮浓度显著高于非汛期,流域年均氮素滞留率约为87%。情景分析结果表明,退耕还林和控制施肥能有效降低入河总氮负荷,减少氮素通过河道的输出量。