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针对太湖流域水库水源地水环境保护和治理的迫切需求及流域非点源污染研究中存在的科学问题，本文以太湖流域典型水库水源地天目湖水库支流平桥河流域作为研究区域，首先采用实地调查问卷、土壤采样、土地利用和河网调查等手段选取流域水体污染监测点，每周对监测点进行水体样品采集和营养盐指标检测;随后基于12个监测点的2014-2016年的周数据，综合运用聚类分析和主成分分析法综合评价平桥河流域水体水质;最后通过文献资料查找、实地调查、野外原位监测等获取模型参数，并采用摩尔斯分类筛选法对模型参数进行敏感性分析，结合实测数据对模型进行校准与验证，构建适合平桥河流域的AnnAGNPS模型，对平桥河流域2014-2016年氮磷营养盐进行综合模拟和不同情景模拟分析。研究结果可为太湖流域水库水源地保护和科学合理的水资源管理提供参考和科学依据。主要研究结论如下: (1)流域水质评价结果表明，枯水期和平水期水质以氮污染为主;丰水期水质以氮和磷污染为主。空间变化分析结果表明，中上游丘陵河谷区和下游紧邻平桥镇的平原区水质主要以氮和磷污染为主;下游暗沟出口区水质以氮污染为主。 (2)参数敏感性结果表明，径流对SCS-CN曲线(CN)最敏感，其次为田间持水量(FC)。氮磷营养盐整体对CN、化肥施用量(FER)和坡长(LS)较敏感。具体来说，总氮对FER最敏感。颗粒态氮对LS最敏感。溶解态氮对CN最敏感。磷营养盐均对FER最敏感。经过校准后的AnnAGNPS模型能较好的用于平桥河流域的模拟与研究，具有较好的适用性。 (3)基于AnnAGNPS模型的氮磷营养盐时间尺度结果表明，年均总氮、总磷污染负荷输出量分别为46190.52kg·a-1、1797.23kg·a-1，其中颗粒态氮、颗粒态磷分别占84.2％、81.2％。在丰水期，总氮、颗粒态氮、总磷和颗粒态磷污染负荷输出量较大;在平水期和枯水期，总氮、总磷污染负荷输出量相对较小，均以溶解态输出为主。空间尺度结果表明，单位面积氮磷污染负荷量均呈现上游往下游依次增加的特点，相比氮污染负荷量，磷污染负荷量流失较少。 (4)氮磷流失负荷量和流失形态在不同土地利用类型上存在显著差异。耕地对氮磷二者流失负荷量贡献最大(95.6％)，裸地对氮贡献最小，而林地对磷污染负荷流失量最小。氮污染负荷在茶园、林地和建设用地的主要输出形态为溶解态氮（均占94.6％），耕地的氮污染负荷以颗粒态氮为主(84.5％)。磷污染负荷在耕地、裸地和茶园的主要输出形态为颗粒态磷，依次约占各土地利用类型磷污染负荷流失总量的69.2％、99.6％、100％，建设用地磷污染负荷主要输出形态为溶解态磷。 (5)基于水质评价、参数敏感性分析及流域氮磷营养盐削减情景模拟（无任何施肥、仅施一次底肥和施肥量变为当前的50％三种施肥）可知，氮磷营养盐污染负荷主要来源于施肥，同时受坡度、生活污水和畜禽养殖的影响，因此可从源头和扩散途中进行防治控制。建议减少施肥量，合理选择施肥时间;对于坡耕地坡度大于15°的进行退耕还林，减少人为扰动。其次，建立生态缓冲带、小流域出口处布设塘坝或湿地、减少对畜禽的养殖、提高居民环保意识以及完善污水管网设施。