随着点源污染的有效治理与控制,陆域非点源污染已经成为世界范围内最为主要的水环境问题。相比点源污染,非点源污染的影响范围更广、污染类型更多、时空变幅更大、污染来源更为分散和不确定、污染方式更为复杂且难以监测、控制和管理,传统的野外监测方法和人工模拟试验方法已经不能满足流域尺度非点源污染研究,而分布式非点源污染模型是进行流域非点源污染量化研究、时空分布规律、来源分析、影响评价以及污染治理研究等最为有效和直接的科学工具。淮河流域是我国南水北调中线工程与东线工程的重要过境区域,角沂流域作为淮河流域的上游子流域,其水资源短缺和水污染严重不但制约了流域经济社会可持续发展,还直接威胁着南水北调的调水工程。因此,研制适合于我国区域特征的、具有理论先进性和实际应用价值的分布式非点源污染模型,并对角沂流域非点源污染的控制与治理、水资源与水环境的管理和规划具有重要的理论意义和现实价值。本论文充分结合RS、GIS和DEM技术,摒弃传统的单一产流方案对流域气候水文条件的依赖,在基于渗蓄一体化思想的动态产流机制的分布式水文、水资源模拟评估模型ESSI的基础上,以DEM网格单元作为基本计算单元,构建了基于网格的分布式非点源污染模型ESSI-2(infiltration Excess and Saturation excess Soil-water Integration model for non-point source pollution),并通过在角沂流域的实际应用,率定了一套可适用角沂流域水量水质模拟和预测的模型参数,验证了 ESSI-2模型在角沂流域的适用性;并在此基础上,以ESSI-2模型为工具,对角沂流域进行非点源污染评价与分析,为解决流域范围内的水环境问题提供科学依据,并为角沂流域的水循环、水质规划和管理提供有效的决策支持。主要研究结论如下:(1)通过在角沂流域对ESSI-2模型进行了参数的率定和验证研究,结果表明,该模型能够较为准确地、合理地描述和表达角沂流域的水文循环过程、泥沙输移过程以及污染物输移过程,并最终能够为角沂流域的水资源、非点源污染的时空动态变化规律研究提供良好的模拟和预测平台。(2)应用ESSI-2模型对角沂流域2001-2009年水资源进行了评价与研究。结果显示,角沂流域年径流深与年降雨量有着很高的相关性,其相关系数为0.878,其多年平均径流系数为0.23,外部降雨量不能有效地补充该流域内的河川径流;在平均年总产流量中,仅17.89%来自于地表径流,52.64%的水量由地下径流补给,剩下的29.47%的水量来源于壤中流;角沂流域水资源量在年内分布极不均匀,降雨量主要集中在夏季的6,7,8月份,全年径流深的较大值主要集中在夏季的7,8,9月份。(3)应用ESSI-2模型对角沂流域2001-2009年土壤侵蚀状况进行了评价与研究。结果表明,角沂流域的年均土壤侵蚀强度主要以中度及以下强度侵蚀为主,强度及以上等级的侵蚀面积较少,但是极强度及以上等级的土壤侵蚀总量却占流域土壤侵蚀总量的63.36%,主要分布在流域东西两侧的部分区域;角沂流域在海拔200m-300m海拔高度带、20°以上坡度、830mm-850mm年降雨带上的土壤侵蚀最为剧烈,角沂流域的淋溶褐土和裸地所在区域的土壤侵蚀强度最大,达到了极强度。(4)应用ESSI-2模型对角沂流域2006-2009年非点源污染负荷进行了评价与研究。结果表明,年非点源氨氮污染负荷与年径流量具有很好的线性关系,其相关系数为0.84,93.25%的非点源氨氮污染负荷来自汛期的7,8,9月份;在非点源氨氮污染负荷的贡献量分析上,地下径流中氨氮输移量对非点源氨氮污染负荷的贡献量最大,其次是壤中流中氨氮输移量,地表径流中氨氮输移量的贡献量最小,这说明了该流域的年均地下径流中氨氮输移量是年均非点源氨氮污染负荷的主要贡献来源,因此在对角沂流域进行污染控制与治理时,要优先考虑对该流域的地下水的污染进行控制。