土地利用/覆盖变化(LUCC)和水文循环的生物圈方面(BAHC)是国际地圈生物圈计划(IGBP)中的两个核心科学问题。土地利用变化作为一种人为的“系统干扰”是直接或间接影响水文过程的第二个主要边界条件。土地利用变化往往会加重流域土壤侵蚀并影响流域水文循环的所有环节,从而加剧流域的非点源污染。因此在流域尺度下揭示土地利用变化特征及土地利用空间格局对水环境的影响,对于提高流域水环境质量及实现流域生态环境持续发展具有重要的研究意义。本文运用地理信息系统相关理论和方法,以Landsat TM影像、DEM数据、水质监测数据、各种统计数据及野外考察数据作为本研究的数据源,利用马尔科夫矩阵、土地利用动态度、土地利用程度等方法对沣河流域1988年、1995年、2000年、2005年、2009年的土地利用变化的总体特征进行了分析,并对距离沣河主要支流不同距离缓冲带内的土地利用结构与水质指标的相关性进行了全面分析,最后对研究区提出相应的发展对策。通过研究,得出以下主要结论：(1)沣河流域林地和耕地所占面积比重较大,占流域总面积近90%,其次是建设用地。而草地、水域和未利用地面积所占比重很小。1988—2009年间研究区内各土地类型面积发生了不同程度的变化,建设用地呈现不断增大的态势,由1988年的29.381km2增加到2009年的143.914km2,平均每年增加5.454km2。耕地面积一直呈现减少趋势,由原来的678.614km2减少到506.218km2,年均减少量为8.209km2。林地面积由732.752km2增加到792.148km2,年均增加量为2.828km2。流域内的草地、水域和未利用地面积没有发生明显变化。(2)从土地利用面积的变化速度上看,1988—2009年间增加速度最快的是建设用地,达到18.563%/a,减少速度最快的是未利用地和耕地,分别达到2.126%/a和1.201%/a。在1988—2009年期间,耕地向建设用地的转化和耕地与林地之间的相互转化是该阶段研究区土地利用变化的最主要特点。(3)从土地利用程度来看,1988—2000年研究区土地利用处于调整期或衰退期,2000—2009年阶段,研究区土地利用程度由248.01增大到254.08,开发程度明显增大,从土地利用程度指数极限400来看,该区域的开发程度已达到一个比较高的状态。(4)沣河水质在研究年份间大体经历了污染加重、污染相持及污染改善三个阶段。2005—2009年期间,沣河中下游水质明显改善,基本能满足Ⅲ类水域标准。水质改善的根本原因是政府部门对流域内工业点源污染治理等环保工作的开展,使得点源污染得到有效地控制。(5)建设用地、耕地和未利用地与水质正相关关系显著,而林地与水质负相关关系显著。说明建设用地、耕地和未利用地对河流水质恶化具有明显作用,河流沿岸林地布局能显著改善水质,并且这种影响在距河岸100m距离达到最大,随着缓冲距离的增大土地利用变化对水质的影响逐渐减弱。说明沣河流域近岸带的土地利用方式是影响区域河道水环境质量的重要原因。(6)对沣河流域非点源污染治理主要分为两个方面：一是对源的控制,将雨水径流污染物从源头上控制到最低限度。主要措施有减少研究区内农药化肥的施用量,加强土壤和化肥的化验和检测,避免在距河流近岸进行耕作；减少地表堆积物,改进清扫方式、提高清扫效率,保持城市地面的清洁；对流域内农村垃圾实行集中式处理,粪尿全部还田；采取科学合理的畜禽养殖方式,对人、畜排放的污染物进行回收利用；另外,有关部门应加强对上游旅游业的经营和管理,对旅游设施和景点建设进行科学规划,合理计算环境容量,注重宣传教育,改变当地居民不良生活习惯和卫生习惯,从“源”上减少非点源污染输出量；其二是对污染物扩散途径的控制,在研究区内大力开展植树造林、退耕还林、还草等工作,实施湿地恢复等工程,防止水土流失,合理规划城市用地,在居民区内搞好生态环境建设,从“过程”上尽量减少非点源污染输出量。