南水北调工程旨在解决华北地区生活用水和工业用水短缺问题，丹江口水库作为南水北调中线工程的重要输水通道和调蓄水库，其水质不仅反映了水源区自身的水环境问题，更是关系到调水工程受水区的水质安全问题。近年来，随着汉江、丹江等主要流域社会经济的快速发展，丹江口水库及其上游流域的污染源大量增加，水源区水质质量保障和污染治理面临着巨大的挑战。本课题针对南水北调中线工程水源区水质污染现状存在的问题，以湖北省、河南省、陕西省内的汇水流域为研究区，以研究区内主要监测断面在2012年5月-2013年5月期间的水质监测数据为基础，采用单因子评价法、主成分分析法、聚类分析法，通过筛选确定评价断面和评价因子，从空间、时间角度分析评价了各断面的水环境质量，得出评价结论；通过对评价结论的分析与讨论，得出了不同流域和断面的水污染特性；在此基础上提出了相应的污染控制对策。主要研究结论如下：
　　（1）运用单因子评价法对研究区的水质分析评价，得出陕西省内参与评价的河流断面水质良好，水质均达到Ⅲ类标准以上；而河南省、湖北省内评价断面水质普遍低于Ⅲ类标准。主要污染因子为TN，单因子评价以最不利指标作为水质判定依据，评价结果过于悲观。
　　（2）通过对河南省内断面水质的主成分分析，提取了三个主成分，第一主成分F1代表高锰酸盐指数、化学需氧量等为主的有机物污染，第二主成分F2代表氨氮和总氮的影响程度，第三主成分F3代表总磷指标，分析得出该流域以有机污染为主，营养盐污染次之；对荆紫关断面水质的主成分分析得出，该断面枯水期水质总体好于平水期和丰水期，污染特征与所属流域一致；通过断面聚类分析，该流域内断面被划分为四类，分别体现了不同的污染特性。
　　（3）通过对湖北省内断面水质的主成分分析，提取了一个主成分F1，贡献率为89.825%，各指标对水质的影响程度由大到小依次为总氮、氨氮、高锰酸盐指数、生化需氧量、溶解氧、总磷、溶解氧、化学需氧量、粪大肠菌群，该流域污染体现以营养性元素（氮源）、有机物污染为主的综合性污染；对神定河口断面水质的主成分分析得出，该断面污染特征与所属流域一致，其枯水期水质较其他季节稍有回升；通过断面聚类分析，该流域内断面根据污染程度和污染特性划分为四类；以TN指标对该流域断面进行聚类分析，断面被划分为三类，体现TN的不同污染程度。
　　（4）针对研究区内不同流域的污染特性提出了相应的污染控制对策。