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河流作为物质循环和能量传递的重要载体，其健康状况会对河流生态系统和社会经济系统产生重要影响。海河流域作为我国地表水资源量减少比例最多，而污染相对严重的区域，其健康状况的监测和管理迫在眉睫。本研究选取海河的重要支流大清河作为研究区域，在“十四五”水环境保护要更加注重“人水和谐”的背景下，基于人水和谐理论，结合2014-2016年的水质监测数据和年鉴数据（共7980个有效数据），兼顾河流环境质量水平指标和社会经济服务水平指标，建立河流健康评价指标体系，分别使用CCME WQI指数、内梅罗污染指数、SI-MI方法对大清河流域（保定界内）的河流健康水平进行评价，并对比不同评价方法的优缺点。利用R Studio1.1.456的Pearson相关性分析探究大清河流域（保定界内）不同污染物之间的相关关系；利用Matlab2017b基于SOM神经网络的聚类分析对不同时间不同站点的污染物数据进行分类；利用EPA PMF5.0基于正定矩阵因子分解模型对大清河流域（保定界内）进行污染源解析。本研究得出的结论包括以下5条：
（1）大清河流域（保定界内）河流健康水平整体表现为中等，均呈改善或保持不变的规律。河流环境质量整体水平较好，Ⅰ级断面占比66.67%。码头、安州、望亭、焦庄断面的河流环境质量水平较差，主要污染物为化学需氧量和氨氮。社会经济服务水平整体较低，这主要是由于监测断面所在行政区的城市化率和人均生产总值较低，产业结构有待调整。大沙地、阜平、焦庄、水堡、王林口、紫荆关这6个断面的河流健康水平三年间保持不变。白合和倒马关断面的河流健康水平在三年间的变化规律相同，先小幅降低再恢复到原来的水平。码头和望亭断面的河流健康水平在三年间的变化趋势相同，有提高的趋势。安州和涞源断面的河流健康水平在三年间的变化趋势相同，先保持不变后小幅提高，但涞源断面的河流健康水平优于安州断面。结合每个断面每年的河流健康水平和变化趋势来看，监测断面从优到劣为涞源，大沙地、阜平、水堡、王林口、紫荆关，白合、倒马关，码头，安州，望亭，焦庄。位于府河的三个监测断面河流健康水平最差。研究区西部断面河流健康水平普遍优于研究区东部断面，这是由于未达标的河流环境质量指标绝大多数来自位于研究区东部的码头、安州、望亭、焦庄断面。
（2）对于大清河流域（保定界内）来说，三种评价方法得到的河流健康水平变化趋势相同。其中，利用SI-MI方法评价得到的河流健康等级最高，利用CCME WQI指数评价得到的河流健康等级次之，利用内梅罗指数评价得到的河流健康等级最差。今后对大清河流域进行河流健康评价时建议采用两种方法，内梅罗指数和另外两种方法之一，这是由于内梅罗指数能够反映出整个流域的最差指标及超标程度，最能体现出河流健康水平的小幅度变化，而另外两种方法则能体现出整体水平。
（3）高锰酸盐指数、生化需氧量、化学需氧量、总磷、氨氮两两间呈极显著正相关；高锰酸盐指数与砷、氟化物、石油类呈强正相关；生化需氧量与氟化物、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；化学需氧量与砷、氟化物、石油类、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；总磷与砷、氟化物、石油类、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；氨氮与砷、氟化物、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；而溶解氧与高锰酸盐指数、化学需氧量、砷呈极显著负相关。
（4）基于SOM神经网络各成分平面图可知：pH和溶解氧大致上呈正比例；高锰酸盐指数、生化需氧量、化学需氧量、总磷、氨氮两两之间大致上呈正比例；六价铬和氰化物大致上呈正比例；石油类和阴离子表面活性剂大致上呈正比例；氟化物与pH、溶解氧大致上呈负相关。经过Kmeans二次聚类，所有监测数据被分为3类：第一类受农业污染为主，受生活污染的影响最小；第二类受工业污染和交通污染为主，受农业污染的影响最小；第三类受生活污染为主，受工业污染和交通污染的影响最小。除倒马关、望亭2016年1月的监测数据外，安州、倒马关、望亭3个站点的数据都被分到同一区域。其中，安州和望亭各月数据更为接近，除2016年1月数据外，均分布在同一神经元或相邻神经元中，这是由于两个站点皆位于研究区东部且河流健康水平接近。阜平和王林口大部分月份的数据均分布在同一区域内，这是由于两个站点的位置较近且河流健康水平相同，且二者都位于大清河支流潴龙河中。位于同一支流位置相近的两个断面河流健康水平相近或相同是由于它们的污染物来源相似或相同，也因此被分到相近或相同的神经元中。
（5）大清河流域（保定界内）水体污染来源中，以工业污染为主的工业与生活复合污染源总贡献率达到43.0%；其次受农业污染源的影响，污染来源贡献率达到41.5%；受工业、农业、生活污染的混合污染源影响来源贡献率为10.8%；受交通污染源来源贡献率为4.7%。以工业污染为主的工业与生活复合污染源对pH、氰化物、化学需氧量有较高的贡献率，分别为44.90%、43.07%、42.98%；农业污染源对氟化物的贡献率高达78.28%，对氰化物、化学需氧量、pH的贡献率较高，分别为41.55%、41.54%、40.84%。工业、农业、生活污染的混合污染源对总磷的贡献率高达80.18%，对阴离子表面活性剂、砷、硒的贡献率较高，分别为61.25%、48.38%、45.54%。交通污染源对石油类的贡献率高达89.72%，而对其他污染物基本没有影响。
（1）大清河流域（保定界内）河流健康水平整体表现为中等，均呈改善或保持不变的规律。河流环境质量整体水平较好，Ⅰ级断面占比66.67%。码头、安州、望亭、焦庄断面的河流环境质量水平较差，主要污染物为化学需氧量和氨氮。社会经济服务水平整体较低，这主要是由于监测断面所在行政区的城市化率和人均生产总值较低，产业结构有待调整。大沙地、阜平、焦庄、水堡、王林口、紫荆关这6个断面的河流健康水平三年间保持不变。白合和倒马关断面的河流健康水平在三年间的变化规律相同，先小幅降低再恢复到原来的水平。码头和望亭断面的河流健康水平在三年间的变化趋势相同，有提高的趋势。安州和涞源断面的河流健康水平在三年间的变化趋势相同，先保持不变后小幅提高，但涞源断面的河流健康水平优于安州断面。结合每个断面每年的河流健康水平和变化趋势来看，监测断面从优到劣为涞源，大沙地、阜平、水堡、王林口、紫荆关，白合、倒马关，码头，安州，望亭，焦庄。位于府河的三个监测断面河流健康水平最差。研究区西部断面河流健康水平普遍优于研究区东部断面，这是由于未达标的河流环境质量指标绝大多数来自位于研究区东部的码头、安州、望亭、焦庄断面。
（2）对于大清河流域（保定界内）来说，三种评价方法得到的河流健康水平变化趋势相同。其中，利用SI-MI方法评价得到的河流健康等级最高，利用CCME WQI指数评价得到的河流健康等级次之，利用内梅罗指数评价得到的河流健康等级最差。今后对大清河流域进行河流健康评价时建议采用两种方法，内梅罗指数和另外两种方法之一，这是由于内梅罗指数能够反映出整个流域的最差指标及超标程度，最能体现出河流健康水平的小幅度变化，而另外两种方法则能体现出整体水平。
（3）高锰酸盐指数、生化需氧量、化学需氧量、总磷、氨氮两两间呈极显著正相关；高锰酸盐指数与砷、氟化物、石油类呈强正相关；生化需氧量与氟化物、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；化学需氧量与砷、氟化物、石油类、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；总磷与砷、氟化物、石油类、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；氨氮与砷、氟化物、阴离子表面活性剂呈极显著正相关；而溶解氧与高锰酸盐指数、化学需氧量、砷呈极显著负相关。
（4）基于SOM神经网络各成分平面图可知：pH和溶解氧大致上呈正比例；高锰酸盐指数、生化需氧量、化学需氧量、总磷、氨氮两两之间大致上呈正比例；六价铬和氰化物大致上呈正比例；石油类和阴离子表面活性剂大致上呈正比例；氟化物与pH、溶解氧大致上呈负相关。经过Kmeans二次聚类，所有监测数据被分为3类：第一类受农业污染为主，受生活污染的影响最小；第二类受工业污染和交通污染为主，受农业污染的影响最小；第三类受生活污染为主，受工业污染和交通污染的影响最小。除倒马关、望亭2016年1月的监测数据外，安州、倒马关、望亭3个站点的数据都被分到同一区域。其中，安州和望亭各月数据更为接近，除2016年1月数据外，均分布在同一神经元或相邻神经元中，这是由于两个站点皆位于研究区东部且河流健康水平接近。阜平和王林口大部分月份的数据均分布在同一区域内，这是由于两个站点的位置较近且河流健康水平相同，且二者都位于大清河支流潴龙河中。位于同一支流位置相近的两个断面河流健康水平相近或相同是由于它们的污染物来源相似或相同，也因此被分到相近或相同的神经元中。
（5）大清河流域（保定界内）水体污染来源中，以工业污染为主的工业与生活复合污染源总贡献率达到43.0%；其次受农业污染源的影响，污染来源贡献率达到41.5%；受工业、农业、生活污染的混合污染源影响来源贡献率为10.8%；受交通污染源来源贡献率为4.7%。以工业污染为主的工业与生活复合污染源对pH、氰化物、化学需氧量有较高的贡献率，分别为44.90%、43.07%、42.98%；农业污染源对氟化物的贡献率高达78.28%，对氰化物、化学需氧量、pH的贡献率较高，分别为41.55%、41.54%、40.84%。工业、农业、生活污染的混合污染源对总磷的贡献率高达80.18%，对阴离子表面活性剂、砷、硒的贡献率较高，分别为61.25%、48.38%、45.54%。交通污染源对石油类的贡献率高达89.72%，而对其他污染物基本没有影响。