流域水环境污染受自然因素和人为因素的共同影响，识别环境因子与水质变异的响应关系及其多尺度效应，筛选出影响地表水质空间分异的显著性环境因子，能够为控制水环境污染提供重要的理论依据。近年来，随着国家对工业及生活污水的大力控制，非点源污染问题愈来愈突出。为了能够在有限的资源条件下，获得更好的治理效果，需要在识别出非点源污染关键源区的基础上，着重对典型区域的典型污染物的输移过程进行机理性研究。流域污染负荷模型作为非点源污染定量化研究的重要工具，可以对污染物的产生及输移过程进行模拟。复杂的模型需要大量的实测数据，在我国特有的区域特色及数据缺乏的情况下，可操作性较差，而过于简单的模型无法对地表径流的流失特征及污染物的输移机理进行模拟。因此，建立模型结构相对简单，同时能够满足对流域污染物输移过程进行机理性模拟的模型，对流域污染控制与水环境保护具有重要的理论意义。　　本论文研究首先基于实测的历史水质数据，利用模糊综合水质评价方法评价淮河流域河流水质整体状况，基于空间自相关识别方法判别污染物高浓度聚类中心，并应用冗余度分析方法判别人类活动因子（土地利用）及自然因子（河网密度、高程及降水）同河流水质的响应关系及其多尺度效应，筛选出影响河流水质空间分异的显著性环境因子;同时利用多准则分析的方法识别出沙颍河流域的非点源氮污染关键源区。在此基础上，以水文非线性时变增益模型(TVGM)为基础，假定近地表土壤中的溶解态污染物能够持续地补给净雨并随径流输移进入水体，借鉴Nash瞬时污染负荷单位线的思路，形成了小时尺度的结构相对简单的流域污染负荷模型的理论框架，进而在不同的降雨强度及前期土壤含水量条件下开展人工模拟降雨，产流．产污机理实验，重点探寻降雨产流非线性驱动下溶解态污染物补给速率系数同近地表土壤含水量的相关关系。改进后的污染负荷模型具有一定机理性，对输入数据要求较少，适用于模拟高时间分辨率条件降雨产流非线性驱动下的坡面污染物的输移。最后以周口-槐店区间流域为典型研究区，在对模型参数进行率定及验证的基础上，探讨坡面氨氮负荷在洪水事件非线性驱动下的输移规律。本论文的主要研究成果如下:　　(1)淮河流域污染严重的区域主要集中在沙颍河及涡河水系的中上游，河流水质受CODMn、NH4+-N及TN污染的问题局部化，沂沭泗河水系无高的浓度聚类中心，高浓度聚类中心主要集中沙颍河及涡河水系的中上游。在皮尔逊相关分析的基础上结合冗余度分析认为降水是影响河流水质空间分异最主要的因子，对河流水质空间分异具有大的解释力的因子还包括农田、城镇用地及高程，并且200m缓冲区范围被认为是易受环境因子影响的最敏感的地带，同时，农田因子表现出“小尺度”效应。总之，从历史水质监测数据分析来看，淮河水系所在子流域点源污染仍然存在，非点源污染也逐渐表现出来。基于多准则分析的非点源氮污染关键源区识别的结果表明沙颍河流域的上游区域为非点源氮污染发生潜力最大的区域，沙颍河的左岸区域非点源氮污染发生潜力大于右岸区域。考虑到数据的可获取性，本论文选取周口-槐店区间流域作为氨氮负荷输移过程研究的典型研究区。　　(2)以TVGM水文非线性时变增益模型为基础，构建了考虑降水-径流非线性特性的流域污染负荷模型的理论框架，主要包括:坡面产汇流过程、坡面土壤中污染物溶出过程、畜禽养殖、农村生活污水、城镇地表径流污染负荷、模型参数的率定与验证以及河道一维水动力水质过程。结合人工模拟降雨-产流-产污机理实验，分析降雨产流非线性驱动下近地表溶解态氮污染物的输移规律，探寻近地表溶解态氮污染物的补给速率系数同近地表土壤含水量的相关关系，在对实验实测数据进行演绎推理的基础上得到拟合效果较理想的降雨产流非线性驱动下的两参数溶解态氮污染物的补给速率系数同近地表土壤含水量的简单公式，其中，确定性系数R2可达0.68，平均相对误差RE为-28％，该公式可适用于模拟高时间分辨率条件下降雨产流过程中溶解态氮污染物的溶出过程。　　(3)将改进的流域污染负荷模型应用到周口-槐店典型区间流域，利用实测的历史数据及淮河水专项项目组开发的一维水动力水质模型反推的区间污染负荷对模型参数进行了率定及验证。以2007年及2009年为模型率定期，2008年为验证期，率定期小时尺度的径流量的平均相对误差RE为7.1％，确定性系数R2为0.96，纳什效率系数NSE为95％,汛期氨氮负荷过程的RE为39％，NSE为74％;验证期小时尺度的径流量的RE为11％，R2为0.71，NSE为69％，汛期氨氮负荷过程的RE为48％，NSE为66％。整体来看，模型能够较好的反映周口．槐店典型区间流域的坡面产汇流过程及氨氮负荷的输移过程。基于此率定好的模型，定量分析了洪水事件驱动下坡面氨氮负荷的输移规律，随着降雨强度的减小，坡面产生的地表径流量逐渐减小，峰值也呈现逐渐减小趋势，峰值出现的时间逐渐缩短，坡面氨氮负荷过程同样呈现此相同的趋势，该结果能够很好的揭示降雨径流转化过程的非线性及降雨径流非线性驱动下的氨氮输移过程的非线性特性，但是随着降雨强度增大到一定阶段，非线性特性逐渐减弱，洪峰出现的延迟时间逐渐缩短。随着初始土壤含水量的增大，相同降水量条件下产生的场次洪水的峰值出现的时间逐渐提前，洪峰量逐渐增大，并且氨氮负荷表现更突出。对于氨氮负荷过程来说，退水段的污染负荷高于涨水段的污染负荷，表现出逆时针滞后效应。同时，场次洪水中，在相同降雨强度及前期土壤含水量条件下，农田施肥强度的变化仅仅影响氨氮负荷总量，并不会影响其在时间及空间的分配情况。