本文根据2011-2012年汛期在陕南地区石泉后沟农业小流域的监测和实验，开展了水土流失与非点源污染迁移机理与过程模拟研究，探讨了汉江中游小流域主要水土保持措施拦截、削减农业非点源污染物的作用机理，为南水北调中线工程水源地农业非点源污染的控制提供理论基础。通过研究，取得主要结论如下：（1）阐明陕南后沟小流域的降雨产流特征及其产沙的时空分布。汛期径流小区降雨量与径流量呈极显著关系，在9°坡耕地降雨产流量与降雨量呈极显著的线性关系，而在14°-25°坡耕地降雨产流量与降雨量之间存在极显著的二次曲线函数关系。不同坡度临界产流降雨量，表现出随着坡度增加产流临界降雨量呈下降的趋势。坡地产流表现为蓄满产流，壤中流是坡地的优先流；作物前期和中后期生长阶段的壤中流占总径流量比例是作物收获和土地空置阶段的1.14-1.35倍。汛期初期降雨过程流域出口径流流速与流量呈现幂函数变化趋势，而后期降雨过程径流流速与流量呈现线性变化趋势。径流动能与泥沙流失量在汛期初期和末期呈现幂函数和线性关系，而汛期中期，两者呈现幂函数关系。（2）不同土壤类型和地表覆被条件下，流域前期土壤水分状况对降雨产流过程具有显著的影响，这个过程可以用SCS模型进行模拟。当初损参数设置为0.3时，实测径流量和计算径流量相接近，CN值为58。（3）阐明不同土地利用类型和海拔下土壤可蚀性的变化规律。后沟小流域典型坡面土壤可蚀性研究表明，随着海拔升高林草地和玉米地土壤可蚀性逐渐降低，在390m处达到最大值，随后逐渐降低；在海拔420-430m的梯田处基本达到最小值，并趋于稳定；通过修建梯田，能够增加土壤抗蚀性。（4）阐明了不同下垫面对降雨侵蚀力和土壤侵蚀模数的影响，揭示了流域侵蚀产沙与降雨径流的关系。后沟小流域多年降雨侵蚀力最大值出现在7月份，平均降雨侵蚀力R值为3403.66MJ·mm/（hm²·h·a）。该小流域年土壤侵蚀量为15587.41t，年均土壤侵蚀模数为2013.877t/km²，属中度土壤侵蚀强度，小流域内坡耕地年均泥沙侵蚀量为9853.47t，占小流域年侵蚀总量的63.2%。小流域内土地利用类型的土壤侵蚀量的顺序为：园地＞坡耕地＞退耕地＞果园。四种不同土地利用类型的土壤流失量最大值均发生在7月份，单场降雨过程土壤最大流失量分别占汛期坡耕地、退耕地、园地、果园地监测土壤侵蚀量的31.76%、32.78%、39.05%、11.44%。在四种土地利用类型中，果园泥沙流失量与径流量的最佳回归方程为三次曲线方程，坡耕地、退耕地、园地径流中泥沙含量与径流量关系显著，拟合方程采用S形曲线方程较为合适。（5）小流域氮、磷流失过程在汛期内表现出明显的阶段性。通过对小流域汛期内氮、磷流失过程分阶段数值模拟结果表明，分段模拟结果可信度更高。虽然对于整个汛期和分阶段模拟氮磷流失过程，流失量与径流量和产沙量的表达式均为：T=aRbSc，但是分阶段模拟氮磷流失量的预测值更接近实测值。不同土地利用类型下年均氮、磷流失量有明显不同。果园和蔬菜园地的TN、TP流失浓度超过地表水Ⅱ水质标准分别为15倍和1.25倍。TN、TP流失量排序为：蔬菜园地＞退耕地＞坡耕地＞果园地，年均TN流失量分别为：坡耕地4.92kg/hm²、退耕地7.20kg/hm²、蔬菜园地15.29kg/hm²、果园地1.37kg/hm²；年均TP流失量分别为坡耕地0.09kg/hm²，退耕地0.22kg/hm²，蔬菜园地0.25kg/hm²，果园地0.05kg/hm²。（6）揭示了小流域出口径流、泥沙流失过程与TN、TP含量的关系。坡耕地、退耕地，蔬菜园地和果园地径流中TN含量与径流量的函数关系均可以利用三次函数进行拟合。坡耕地、退耕地和果园泥沙含量与TP含量可以用三次函数曲线进行拟合，而果园可以用S形曲线方程、幂函数方程和对数方程进行模拟。（7）为研究沟渠拦截氮磷的效果，在不同时间对沟渠不同断面水体进行了监测。研究结果表明，在具有（没有）侧面外来水源干扰的沟渠断面，沟渠径流氮浓度增加（降低）速度要超过磷含量的增加（降低）速度；沟渠径流NH₄⁺-N浓度下降速度要快于TN，沟渠径流NO₃^--N浓度的变化规律不明显，总体有波动稍增趋势；沟渠径流NH₄⁺-N含量的下降速度要快于TN，降雨结束后，沟渠径流NO₃^--N含量总体有波动稍增趋势；不同断面径流中TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N和TP浓度的变异系数为：下游＞上游＞中游；TP变异系数最大，在48.32-113.66%之间；NO₃^--N变异系数最小，在9.71-20.24%之间。