本文应对防治农业非点源污染的实际需求,以GIS技术作为技术支撑平台,开发应用农业非点源污染模拟模型AnnAGNPS(Annualized Agricultural Nonpoint Source),用以分析吉林省双阳水库汇水区农业非点源污染问题。首先运用人工神经网络和判别分析等方法对研究区地表水的水质进行了评价,分析水质的年际变化和年内变化状况。结合监测和实验分析结果探讨了研究区降雨条件下氮、磷浓度随径流变化规律。通过野外调查实验、室内测试分析、地理信息技术及数理统计等技术途径,确定了AnnAGNPS模型的各项输入参数,经模型验证,论证了模型可行性。在此基础上,分析了研究区内非点源污染负荷的时空分布特征。并运用AnnAGNPS模型对双阳水库汇水区农业非点源污染进行预报应用,预测了退耕还林和控制管理化肥方案下,总氮、总磷和泥沙污染物的输出量。在汇水区单元格的划分过程中,首次利用反馈分析法选定最佳的单元格划分水平,提高了模型的精度和有效性。最后,提出双阳水库汇水区农业非点源污染的调控建议。