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通过对北运河水系的水质进行季节性监测，采用聚类分析和主成分分析法将北运河采样点分为三种不同污染类别，对各类别分别进行污染源解析，并进一步估算了年径流量和主要污染物的年负荷通量。研究结果表明：北运河水质污染严重，主要污染物为氮、磷和耗氧有机物；其水质按污染轻重分可划分为三种类别，轻污染区位于天津地区，主要污染源为农业非点源污染，其次来自生活废水排放和上游工业废水排放，中污染区位于北京地区，污染物主要来自工业废水排放，其次为生活废水排放和农业非点源污染，重污染区为北运河支流清河和通惠河，污染源为周边污水排放；负荷贡献量清河＞凉水河＞运潮减河，通惠河虽然污染物浓度较高，由于水量较小，负荷较低；污染物负荷汇出途径主要是灌溉用水，汇出河流中牛牧屯引河负荷最大。因此，灌溉水水质需要迫切引以关注。