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随着各国政府对点源污染控制的重视，点源污染在包括我国在内的许多国家已经得到较好的控制和治理，非点源污染问题开始逐渐显现出来。研究证实，非点源污染，尤其是农业非点源污染是导致水环境恶化的主要原因之一。以流域为单元研究与控制非点源污染，对水资源与水环境实施统一管理，已成为目前国际公认的科学原则。我国的国情是流域农业人口密集，以及长期以来粗放、分散的农作方式，使得环境保护与经济发展矛盾突出，多数河流、湖泊未实现跨行政区的流域综合管理。流域空间范围内水量和水质的综合研究与调控，对解决上游和下游不同行政区域各自不同的经济发展和环境保护权责而引发的矛盾，实现流域农业可持续发展具有极其重要的意义。 论文以流域水循环和环境经济学为基础，探讨了新安江流域（安徽片）非点源氮磷污染负荷的模拟及农业BMPs的优选与布局，论文主要研究工作有: (1)探讨了新安江流域非点源污染及其最佳管理措施(BMPs)优化与布局研究的必要性;论述了目前国内外非点源污染模型及其在国内的适用性问题和非点源污染模型应用的研究进展，提出了新安江流域非点源氮磷污染负荷模拟和农业非点源污染控制的BMPs优化与布局这两个核心问题的研究方法和思路。 (2)详细介绍了SWAT模型水量水质模拟原理，应用SWAT模型进行新安江流域非点源氮磷污染负荷模拟。采用SUFI-2方法进行参数敏感性分析，识别出影响流域水文水质过程的主要参数。结果表明:径流参数是SWAT模型非点源污染负荷模拟中为最敏感的，包括SCS径流曲线(CN2)、深层含水层的渗透系数(RCHRG_DP)、基流α因子(ALPHA_BF)、土壤有效含水量(SOL_AWC)、土壤蒸发补偿因子(ESCO)和饱和渗透系数(SOL_K)以及流域特征参数（平均比降HRU_SLP和平均坡长SLSUBBSN），水质参数（河道侵蚀因子CH_EROD、硝酸盐的渗流系数NPERCO、残留物的分解系数RSDCO、磷的渗流系数PPERCO和磷的土壤分配系数PHOSKD)也对营养物负荷具有显著影响。 (3)新安江流域SWAT模型模拟了屯溪、月潭、渔梁、临溪、新亭、梅溪6个水文断面2000-2010年共11年月径流过程，2个断面污染负荷模拟，其中模型水文水质参数率定期为2001-2007年，检验期为2008-2010年。从模拟结果来看，6个水文站的径流与泥沙模拟效果在校准期和验证期均与实测数据相当吻合，整个模拟期，渔粱和屯溪两个站的径流、泥沙模拟的体积系数(Re)均控制在±10％以内，径流、泥沙模拟的相关系数(r)分别大于0.90、0.72，效率系数(Ne)分别大于0.80、0.50。总磷模拟的体积系数(Re)均控制±15％以内，除渔粱验证期的相关系数(r)约为0.50外，其他相关系数(r)大于0.7。总氮模拟的体积系数(Re)小于6％，率定期的相关系数(r)大于0.50，验证期的相关系数在0.3左右。总磷模拟结果是令人满意的，总氮的模拟结果是可以接受的。 (4)基于污染负荷模拟结果，估算各种污染源对流域出口污染负荷的贡献。从面向管理的角度来看，新安江流域的总氮、总磷污染负荷都主要来自于农业面源，占总负荷量的83％以上，农业种植是流域总氮总磷负荷的主要来源，茶园种植在管理上应予以关注。 (5)阐述了多目标优化非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorted GeneticAlgorithm，NSGA-Ⅱ)的原理，引入遗传算法，以农业总氮、总磷流失与BMPs成本最小化为管理目标，对水文响应单元(HRUs)上农业非点源污染控制的BMPs进行优化和布局，为水环境规划决策提供参考和技术支持。