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非点源污染一直是困扰密云水库水质好转的关键性因素。通过近几年的治理，水质有了一定的好转，但是2004年水质监测仍然表明，水质中氮含量超过Ⅱ类水质的标准。本文是在前人对土门西沟流域过去几年污染物输出研究的基础上，应用2004年最新的调查数据，运用最新的农业非点源污染模型(AnnAGNPS)对该地区的污染现状进行了更全面和系统的模拟。
AnnAGNPS(AnnualizedAgriculturalNon-pointSourcePollutionModel)模型是由美国农业部开发研制而成的用于模拟评估流域地表径流、泥沙侵蚀和氮磷营养盐流失的连续型分布式参数模型。本研究以该模型为研究模型，利用模型和GIS结合界面模拟了流域年径流量和营养盐输出量，选用十场降雨和其中的两场降雨分别对模型的径流输出和营养盐输出进行检验。
模型的检验结果表明在密云水库上游应用AnnAGNPS模型进行，选用十场降雨进行验证，R2达到了0.98。另外的营养盐的模拟误差较大，可行性还有待得到更多数据进行验证。但是，从模拟结果来看，营养盐的变化趋势和以往的研究结果相吻合，有一定的可行性。文章对氮磷营养盐的模拟分析表明，营养盐的输出以农田和果粮间为主，其中可溶性氮和颗粒态磷的输出与径流量相关，颗粒态氮和可溶性磷的输出不受径流量的影响。文章通过校验的模拟结果对流域进行了关键源区分析和退耕还林模拟。