密云库区是首都重要的水源保护地。针对密云水库水源保护区日益严峻的面源污染风险,本文集合了密云库区石匣小流域2007～2016年径流小区的定位监测资料,并通过野外定位监测、室内分析和数值分析相结合的研究方法,量化了密云库区雨峰形态特征指标（峰宽、峰数、峰值、峰位和连续性等）,分析了雨峰形态对坡面产流产沙过程的影响,分析了植被类型、盖度及时空变化对产流产沙的影响,探讨了不同植被覆盖类型对降雨再分配过程中雨水溶解物变化的影响。研究结果可为密云水源保护区坡面水土流失治理和面源污染治理提供理论依据。主要结论如下:（1）雨峰形态特征指标对产流量的影响力排序为:峰宽>峰数>峰值>连续性>峰位,对产沙量的影响力排序为:峰宽>峰值>峰数>连续性>峰位。统计性降雨指标中I60与坡面产流量和产沙量的关系最为密切,但与雨峰降雨量（TPR）相比,I60对产流产沙的解释力明显不足。雨峰降雨量能兼顾多峰、峰值、峰宽等因素,与产流产沙量的相关性最高,以雨峰降雨量建立的产流量模型预测误差约20%,拟合度较高（R2=0.82）。（2）随着植被盖度的增大产流量和产沙量均呈现逐渐减小的趋势。当植被盖度达到60%以上时,产流量和产沙量趋于稳定,刺槐（Robinia pseudoacacia）林、荆条（Vitex negundo）灌木丛、草地的产流量和产沙量没有显著区别（P>0.05）,减流率可达93以上、减沙率可达99.8%以上,玉米（Zea mays）地减流率和减沙率仅为29.8%和46.6%。（3）降雨、植被、地形、土壤对径流的影响度分别为26.82%、25.39%、23.91%、23.87%;径流、植被、降雨、土壤、地形对侵蚀量的影响度分别为25%、20%、20%、18%、17%。对产流量有重要影响的因子为稳渗速率（0.81）、I60（0.79）和枯落物厚度（0.77）;对产沙量有重要影响的因子为:枯落物厚度（0.84）、产流量（0.82）和稳渗速率（0.80）。对产流量和产沙量的影响中,植被、土壤与降雨强度之间均存在交互作用。植被冠层、枯落物和土壤渗透性对低雨强降雨的减流效果最好,枯落物、土壤渗透性能对一般暴雨的减沙作用最强。（4）大气降雨中阳离子以Na⁺、NH₄⁺、硅离子为主,占阳离子总量的80%;阴离子以NO3-和Cl-为主,占阴离子总量的94.6%。刺槐林、荆条灌丛和玉米冠层的穿透雨中阳离子含量没有明显差异（P>0.05）。刺槐枯落物渗水中阳离子和阴离子含量均明显大于荆条灌丛（P<0.05）。玉米地土壤渗水中阳离子和阴离子含量均显著大于刺槐林和荆条灌丛（P<0.05）。（5）雨水通过植被冠层和枯落物层时有机物含量大幅增加,通过冠层的增幅为0.42倍～1.49倍,通过枯落物层的增幅为1.95倍～4.69倍;雨水通过林地土壤层后有机物被大幅吸收,荆条林地的吸收率为52%,刺槐林地为23%。植被冠层、枯落物层和土壤层既能吸收离子也能释放离子,其中刺槐林地土壤层对离子的吸收量为释放量的5.67倍,对离子的过滤能力最强。（6）各地类地表径流中总磷、总氮和COD总量均表现为刺槐林地<荆条灌丛<草地<玉米地<裸地。玉米地的地表径流中总磷、总氮和COD总量与裸地无显著差异（P<0.05）。