河流水环境系统中，泥沙与水流是污染物的主要载体。泥沙运动状态和吸持特征作为主要的两个方面，共同作用于污染物在水体中的迁移转化过程，从而最终影响着水体的生态环境条件的变化。目前关于天然河流中泥沙对水体磷作用过程及环境效应的研究还不够系统和深入，尤其在结合泥沙运动和吸附解吸作用分析河流泥沙环境效应方面还存在明显不足。因此，针对天然河流中泥沙与磷作用的特征和机制开展研究，对三峡库区泥沙对水体磷的影响进行预测和模拟，有助于丰富和完善河流泥沙对污染物作用的理论和方法，并且为三峡库区水环境管理提供科学依据，因而具有重要的理论和实践意义。 本论文在归纳和总结水环境中泥沙作用研究现状的基础上，分析了天然河流中泥沙与磷作用的基本特征，通过实验研究了泥沙吸附和解吸磷的规律，建立了挟沙水流数学模型对泥沙与磷作用进行了模拟，进行了三峡水库泥沙淤积对水质影响的预测以及库区总体水环境容量的计算，比较系统地探讨了泥沙运动和吸附解吸作用影响水体磷的过程。主要研究内容和结论包括以下几个方面： (1)基于三峡库区的水流、泥沙和水质观测数据，分析了天然河流中泥沙与磷作用的特征。发现泥沙对磷表现出明显的吸附作用，对于CODMn、Cu、Pb和Cd的吸附作用也很明显，但是对于TN并没有明显的吸附。三峡水库蓄水后，由于泥沙淤积和吸附的综合作用，包括TP在内的污染物浓度与含沙量相关性明显的水质指标，都表现出蓄水后库区水质优于蓄水前，同时溶解态和混合态污染物浓度沿水流方向都有降低的趋势。根据泥沙吸附和泥沙淤积数据，估算了三峡水库泥沙淤积对磷的截留量。结果表明，由于泥沙淤积三峡水库减少了22.5％向海洋输送的吸附态磷，氮磷两种营养物质的不同截留趋势使得长江中下游地区的N/P增大。 (2)通过泥沙吸附磷的热力学实验，得到了反映泥沙含量影响的Langmuir吸附等温式，能够对不同泥沙含量条件下磷在水沙两相之间的分配关系进行统一描述，并且得到了河流原形观测数据的验证。指出天然河流中临界平衡磷浓度不是一个定值，而是随泥沙含量不同而变化的变量。根据实验得到了三峡库区不同泥沙含量对应的临界平衡磷浓度(EPC0)，含沙量为0.5，1.0，1.5，2.0kg/m3时，对应的EPCo分别0.05，0.08，0.09，0.10mg/L。通过泥沙吸附解吸磷的动力学实验，得到了可以统一描述泥沙吸附、解吸磷动态过程的Langmuir动力学方程，发现动力学表达式的系数与泥沙含量相关，而与溶液浓度无关，并将其应用于数学模型进行天然过程的模拟和预测。 (3)根据实测数据和实验结果，分析了泥沙运动和吸附解吸共同作用影响水环境的机制。结果表明，由于泥沙对不同污染物的吸附特征不同，泥沙淤积对水环境的影响趋势也表现出差异。天然河流中并不是所有的污染物都会由于泥沙淤积而降低浓度，对于泥沙吸附作用明显的污染物(TP、CODMn、Pb、Cu和CA等)，污染物浓度随泥沙淤积而下降，对于泥沙吸附作用不明显的污染物(TN)，泥沙淤积对污染物浓度没有明显影响。泥沙对磷和其他污染物吸附的浓度效应可以对泥沙冲淤过程中的水环境变化机制进行解释，对于存在泥沙吸附浓度效应的污染物，由于不同泥沙含量对应不同的吸附等温式，伴随着泥沙的淤积，出现泥沙吸附过程，水相污染物向泥沙转移；冲刷过程中，即使冲刷进入水体泥沙的吸附量与悬沙吸附量相同，也有可能发生泥沙的解吸，从而使得水相污染物浓度增大。 (4)分析了水流-泥沙-污染物系统中主要物理化学过程对水体污染物的影响，以此为基础建立了描述吸附态、溶解态污染物迁移转化的基本方程。对于河床水体之间泥沙交换产生的环境变化，模型建立了泥沙冲淤对污染物影响的表达式，对于吸附解吸作用则采用以实验为基础的泥沙吸附动力学模式。分别采用三峡库区固定断面和封闭河段观测数据，对泥沙与磷作用模型进行了参数率定和模型验证。 (5)采用数学模型进行了泥沙对库区磷浓度影响的预测，进行了蓄水前后库区磷浓度的对比。结果表明，水库蓄水后泥沙发生淤积，混合态及溶解态TP浓度低于蓄水前，单位质量泥沙的吸附量高于蓄水前，库区范围内混合态及溶解态TP浓度沿程降低，泥沙吸附量沿程升高。根据实验成果和模型预测结果，分析了三峡库区淤积泥沙释放磷的可能性。由于蓄水后库区TP浓度与临界平衡浓度相近，因此河床沉积物通过孔隙水交换和泥沙解吸两种方式发生释放的可能性都很小。采用数学模型进行了库区总体环境容量的计算。计算结果表明，三峡水库坝前水位为175m时(枯水期)、156m(平水期)和145m(丰水期)时，库区TP总体环境容量分别为139.65吨/月，547.56吨/月和1423.62吨/月，如果以枯水年作为代表水文年，则库区水环境容量的年总量为0.84万吨/年。 (6)分析了与泥沙相关的不同水样处理方法分析结果的差异，通过计算讨论了相应于两种测试方法的水质标准对水环境容量计算结果的影响。结果发现，泥沙吸附作用明显的水质指标，浑水样、澄清样和清水样浓度测定结果依次降低，泥沙含量越高，澄清样和混合样浓度的差异越显著，泥沙吸附作用不明显的水质指标三种处理方法的测定结果没有显著差异。基于枯水水文条件计算得到的水环境容量结果，两种水质标准中水样不同处理方法产生的差异很小，对于丰水水文条件计算得到的水环境容量，澄清样和混合态标准对结果的影响比较显著。