随着点源污染得到控制,面源污染对流域尺度的水环境污染贡献占比已经接近甚至超过工业点源污染,成为亟待解决的重大环境问题。结合3S技术的模型模拟成为定量估算非点源污染负荷最有效的方法,然而非点源污染复杂的影响机理仍是非点源污染研究的热点和难点。本文基于大尺度非点源污染负荷估算方法体系,对传统溶解态二元结构模型时间步长进行改进,采用日降雨尺度,克服了原模型未考虑次降雨冲刷后剩余污染负荷的累积问题,以松涛水库为研究区,将3S技术与非点源污染负荷估算模型进行耦合,估算2011～2015年流域非点源污染负荷,解析松涛水库非点源污染空间特征,明确非点源污染的重点防治区和防治措施,以期为松涛水库流域水环境污染防治提供技术支持。主要研究结论:(1)降雨侵蚀力的时空分布特征。松涛水库流域多年平均降雨侵蚀力值范围为12745.2～21878.2MJ·mm/(hm2·h),平均值为 16237.6MJ mm/(hm2·h),与流域多年平均降雨量极显著相关(相关系数0.693,P<0.01),空间分布规律与多年平均降雨量基本一致,即总体上从北到南呈先递增后递减趋势;降雨侵蚀力随纬度增加而增加,随经度增加而减小;流域春、秋、非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,没有发生显著性突变,年、夏季、冬季、汛期降雨侵蚀力变化显著;其中非汛期的降雨侵蚀力呈下降趋势,其余时段均呈上升趋势;流域多数站点呈上升趋势,老村、牙阜和阜类多数时段呈显著上升趋势,这些地区面临水土流失的风险较大;突变分析年降雨侵蚀力发现在1970年发生显著突变;流域降雨侵蚀力变化周期为3.5a,震荡周期为5～16a。(2)土壤侵蚀的时空分布特征。应用土壤流失方程(USLE)对松涛水库流域土壤侵蚀进行定量估算,设置情景模拟分析流域土壤侵蚀控制方案。松涛水库潜在土壤侵蚀总量约为5742.59万t/a,平均侵蚀模数约为3.67万t/(km2·a),高出容许土壤侵蚀量和土壤平均侵蚀模数的92倍;年均土壤侵蚀量约61.96万t,集中分布在橡胶林和林地;流域年均土壤侵蚀模数为394.89万t/(km2·a),高于容许土壤流失量,土壤侵蚀面积占总面积12.16%,空间分布不均,水库周边及下游土壤侵蚀状况强烈。情景模拟发现改变人工林的种植方式如采用水平阶或鱼鳞坑来种植浆纸林和橡胶林能减少土壤侵蚀量21.38万t/a,土壤侵蚀面积可减少85.36km2;植被覆盖度的增加到75%,能减少土壤侵蚀量15.93万t/a,土壤侵蚀面积可减少51.65km;建立2002年与2015年植被盖度转移矩阵,发现高覆盖度植被正在减少,低覆盖度植被变化不大,由于流域沟壑纵横,多属山地区域,极易发生土壤侵蚀,应充分考虑天然林对生态环境的影响。(3)非点源污染负荷时空分布特征。采用平割法对溶解态二元结构非点源模型进行验证,TN、TP、COD和NH4+-N的相对误差分别是17.38%、12.95%、12.78%、.61%,模型结果满足要求。采用比较法对吸附态污染负荷进行验证,吸附态TN和污染负荷分别为0.5067t·km2和0.05547t.km2,结果介于珠江流域和东南诸河流域之间,模拟结果合理。松涛水库流域的非点源污染存在形式以溶解态污染为主,溶解态TN、TP负荷所占比重分别为72.34%和60.42%;农业径流污染负荷在溶解态污染负荷中占有较大比重,其中TN、TP和NH4+-N所占污染负荷总量的比例分别为69.13%、70.04%、69.85%;大牲畜在养殖过程中产生的COD污染负荷占流域COD总量的50.62%,是COD污染负荷的主要来源。局部地区来看,TN、TP和NH4+-N的分布状况与流域农业种植的空间分布呈显著相关关系,污染负荷主要集中在流域上游白沙县的耕地,橡胶林等,单位面积的污染负荷较小,但种植范围较大,产生的非点源污染负荷是所有作物中最多的;COD污染负荷的分布多集中在人口较为密集的中部地区白沙县附近,COD负荷的空间分布与农村居民点的空间分布呈显著相关。降雨量和降雨侵蚀力是导致非点源污染的因素之一。非点源污染随汛期降雨量的显著上升而呈现出两个峰值,分别出现在5月和8月,7～9月污染负荷量约占全年43.31%-46.00%。除浆纸林面积减少之外,其余土地利用类型面积均有所上升,其中,园地的增长率最高,为60.91%,表明随着经济作物不断增加,作物对化肥的需求将不断提升,因此人为干扰也是导致非点源污染产生的主要因素。(4)管理措施。对流域各类污染负荷进行关键风险区划分,其中.TN、TP、NH4+-N和COD的高风险区主要位于松涛水库流域上游地区和白沙县周边,远高于平均非点源污染负荷。针对农药和化肥的使用,建议合理提高作物的吸收率,减少农药和化肥的使用;可采用“种养结合、农牧循环”的模式,将畜禽粪便作为生产有机肥料的原料,或在消纳紧张的养殖区建立有机肥厂;坡度是影响径流和泥沙输移系数的主要因素,在流域中上游的生态敏感区可采用退耕还林的措施,以减少营养物质的转移;可采用“顶林、腰园、谷农、塘鱼”的立体开发模式,基于时空差异的原理进行生物群落多层配置,有利于增加植被覆盖度,降低径流系数,有效削减面源污染。