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辽河河口区大规模的石油开采、联合化工等点源和集约型农业非点源污染使水体环境质量急剧恶化。本文应用河流综合水质模型(QUAL2K)和土壤水文评估模型(SWAT)分别模拟评价了河口区河流水质和农业非点源污染，分析探讨了水质形成原因与污染叠加机制，模拟估算了河口区各控制单元点源和非点源现有污染负荷总量。基于模型预测结果和污染负荷分配与削减目标，提出了相应的污染负荷调控对策。
针对河口区河流污染特征，选取溶解氧、五日生化需氧量、氨氮和总磷四个污染指标，应用修订的QUAL2K模拟和评价了2010年感潮段河流水质，探讨了水质的变化趋势和形成原因，并利用灵敏度分析获得了河流水质的关键影响因子，通过蒙特卡罗模拟验证了QUAL2K模拟数据的准确性。研究结果表明自上游往下，河流水质逐渐下降，其变化的主要原因为石油污染和非点源营养物质排放，潮水也是水质变化的一个重要影响因素。相似系数显示修订后的QUAL2K更适合于模拟河口区含有感潮效应的河流水质。
针对河口区农业非点源污染特征，选取氨氮、总磷为模拟指标，应用SWAT模型评价了2010、2011年河口区农业非点源污染状况。基于SWAT模拟结果和各点源贡献率，选取化学需氧量和氨氮作为主要污染指标，估算了2011年河口区各控制单元非点源和点源污染物负荷量。模拟结果表明，在时间分布上，氨氮和总磷的年负荷总量与降雨、径流及输沙总量趋势相近，负荷高峰期均出现在7-8月和春季融雪期，而枯水期负荷量较少;空间分布上，污染负荷量与径流量相似，由东南至西北递减，呈现出随地表径流逐渐向主河道汇聚的分布特征，为河流污染加重的主要原因之一。不同土地利用方式对污染负荷产生影响不一样，其中水田产污负荷最大，说明农业非点源污染占明显优势。综合集成河流与农业非点源模拟结果可知，河口区污染为上游污染物输入和本区域非点源纳污的叠加结果。
以QUAL2K模拟的2011年河流水质数据为基础，估算了全河段各控制单元污染负荷总量，并提出了相应的负荷调控对策。结合历时曲线法，借鉴最大日负荷总量(TMDL)公式进行了允许负荷计算和污染负荷分配，其中点源负荷分配为10-30％，非点源负荷分配为60-80％。确定了河流水质的控制目标和削减目标，大部分水质指标需削减40％以上，NH3-N浓度削减甚至超过了80％。根据负荷分配和削减结果提出了污染源控制措施，并模拟探讨了河流自净措施在研究区应用的可行性。