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乐安河是鄱阳湖流域的一条重要支流，近年来随着河流沿岸的发展，水环境污染问题也日益严峻，尤其是非点源迅速增加，水质呈下降趋势。本研究以乐安河流域为研究对象，研究中首先对分布式水文模型WATLAC中河流与地下水的相互作用模拟部分的改进进行了介绍，并应用于V型流域理想考题进行验证，在此基础上，基于乐安河石镇街以上流域1980年1月1日-1986年12月31日的气象和水文数据，应用捆绑了自动参数优化软件PEST的WATLAC模型构建乐安河流域径流模型，同时在该流域干流和主要支流设置了12个水质监测断面，收集2010年9月到2011年8月的月水样，实验分析总氮、总磷、硝态氮、铵态氮四项水质指标，同时结合乐安河流域径流模型模拟出各监测站点的同时段径流过程，从而估算各监测断面所控制集水域的污染物负荷和输出强度，探讨了乐安河流域污染物输出强度的空间分布特征及与土地利用类型之间的联系，本研究的开展，不仅对全面认识乐安河流域水污染状况具有重要的指导意义，而且对鄱阳湖流域水环境的综合治理和水资源的保护具有重要的现实意义，同时，本文的研究方法与结果可供其他类似地区和流域参考。得到以下主要结论:
(1)首先就流域分布式水文模型WATLAC中河流水深的时空变化计算及其与地下水的实时耦合模拟进行了研究，提出了相应的计算方法，并通过V-型流域考题进行了检验。模拟结果显示，模型有效地模拟了V-型流域的河流水深、地下水位沿河道的时空变化以及河流与地下水的水交换量，揭示了河流-地下水相互作用关系在降雨过程中的变化规律及主控因子。此外就河床糙率对河流水深及河流与地下水间水交换量的影响做了模拟分析，发现河床糙率的改变将影响河流水深，从而进一步影响河流与地下水的水交换量。本文提出的算法较为真实地模拟了河流洪水演进过程及其对河流-地下水相互作用的影响，此改进对河流地下水位的模拟更加真实，从而保证了枯水期基流的模拟，对于真实刻画枯水期污染物负荷意义重大。
(2)采用改进后的WATLAC模型构建乐安河流域径流模型，采用NASH效率系数、确定性系数、多年径流相对误差三个指标评价模型的模拟效果，模拟的径流系数为0.61，率定期六个水文站日径流Ens系数除汪口站为0.73外，其余各站都超过0.80，石镇街、虎山、香屯站均达到0.90，日确定性系数也是汪口站相对较次，为0.76，石镇街、虎山、香屯三站达到0.90，月径流的模拟效果非常理想，月径流Ens系数均超过0.9，月确定性系数都在0.93以上，多年径流相对误差除三都站外都在10％一下。验证期模拟效果总体也较好。捆绑了PEST参数优化软件的WATLAC模型，极大的提高了运算效率和模拟结果，搭建完成的乐安河流域径流模型很好的再现了流域径流过程，对于乐安河流域氮磷负荷的真实估算意义重大。
(3)采用乐安河径流模型，同步模拟出12个监测站点的径流过程，结合浓度变化估算负荷和输出强度，最下游站点作为全流域污染的平均状况，总氮负荷达14891.21t，其中NO3--N负荷量达3890.85t，NH4+-N负荷量较小，达943.03t，总磷负荷达1314.19t。各形态污染物排放主要集中于5-7月份，其中特殊月份六月份暴雨造成TN负荷占全年负荷量的74％，TP负荷占全年负荷的78.6％，NO3--N负荷占全年的65％，NH4+-N负荷占全年的76.9％。TN、TP、NO3--N、NH4+-N的输出强度分别为1.92t/(km2·a)、为0.17t/(km2·a)、0.5t/(km2·a)、0.12t/(km2·a)。
(4)流域土地利用结构与污染物输出表现出很好的相关性，TN、TP、NO3--N输出强度与耕地、林地用地比例呈现出高度的相关性，分析支流中耕地、林地面积之和超过90％的七个子流域，得出TN、TP、NO3--N输出强度与耕地用地比例呈正相关，相关系数分别高达0.91、0.94、0.91，与林地用地比例呈负相关，相关系数为0.81、0.86、0.83;NH4+-N主要来源于生活污水、工业废水排放及农田排水，其与用地类型的相关性不如其他污染物明显，输出强度与耕地、林地的相关系数分别为0.8，0.69（负相关）。