随着对点源污染的有效控制,非点源污染对水环境的影响日渐突出。丹江水库作为南水北调中线工程的水源地,其总体水质良好,满足调水的要求,但研究发现其一些支流存在着严重的水质污染现象,这些河流的污染绝大部分是由非点源污染引起的。因此研究丹江口库区的非点源污染,对于保护丹江水库的水质有着重要的意义。运用非点源污染模型进行定量化研究是最为有效和直接的研究方法。本文以丹江口库区黑庙沟流域为研究对象,开展流域非点源污染调查,收集整理地形图、土地利用图、土壤图等图件信息,建立了AnnAGNPS模型数据库;利用流域卡口站监测的径流、泥沙、总氮和总磷数据进行模型参数率定和验证,结果表明,AnnAGNPS模型对黑庙沟流域非点源污染模拟具有较好的的适应性;运用验证的模型定量分析了黑庙沟流域非点源污染时空分布特征,最后提出了该流域的最佳管理措施。取得主要结果如下:(1)模型调整参数和敏感性分析中发现,径流曲线数CN值对径流有很大影响;土壤扰动和植被覆盖是泥沙输出的敏感因子。(2)模型校准与检验中,径流的相关系数0.96,泥沙的相关系数为0.94,总氮负荷相关系数为0.82,总磷负荷的相关系数为0.75,模型对黑庙沟流域污染负荷的模拟精度由高到低依次为:径流＞泥沙＞总氮＞总磷。(3)黑庙沟流域地表径流量年均为6.43×10~5m~3,泥沙输出量为2.34×10~3t,流失系数为1409.64 t/km~2·a。总氮污染负荷为4.22 t,单位面积总氮负荷为2.54t/km~2,其中溶解态氮(Sol N)3.18 t,占总量的75.47%,吸附态氮(Sed N)1.04 t,占总量的24.53%。总磷污染负荷为0.54 t,单位面积总磷负荷为0.33 t/km~2,其中吸附态磷(Sed P)为0.47 t,占总量的87.28%,溶解态磷(Sol P)为0.07 t,占总量的12.72%。(4)泥沙负荷关键源区占流域面积的19%,其泥沙负荷占总负荷的52.8%。土地利用类型为旱地和疏林地。总氮负荷关键源区占流域面积的21%,其总氮负荷占总负荷的54.7%。总磷负荷关键源区占流域面积的4.5%,其总磷负荷占总负荷15.6%的。(5)泥沙主要集中在7-9月,总氮和总磷集中月份较广,主要集中在4-10月份。泥沙、总氮和总磷输出峰值与降雨量的峰值同时出现,均在8月份。说明泥沙和氮磷输出与降雨量(降雨强度)总体上呈正相关,污染负荷随降雨量的增大而增大。(6)提出了五种管理措施:退耕还林,等高耕作,减少施肥量,少耕,作物留茬。通过对五种管理措施的对比分析,结果表明:采取少耕的措施,对于泥沙的削减作用最明显,削减作用达到75.45%;将大于15°以上的坡耕地退耕还林的措施效果最明显,同时削减了径流量、泥沙输出、总氮和总磷负荷,削减率分别为50.95%,61.18%,32.77%和24.35%,为黑庙沟流域的最佳管理措施。