保护环境是我国的基本国策。随着点源污染逐步得到有效控制和管理,非点源污染成为水环境恶化的主要污染源。在影响非点源污染的众多因素中(降雨、地形、土壤等),土地利用是最关键的因素之一。基于SWAT模型,探索流域尺度土地利用结构与非点源污染的影响机制,对于加快资源节约型、环境友好型社会建设,跨行政区域的土地利用规划具有重要意义。辉发河是第二松花江的第一大支流,是松花湖的主要补给水源。根据吉林省环境监测站提供的辉发河流域2006年至2010年各断面水质监测资料,流域中、下游全年水质类别均为劣V类,水体受到严重污染。因此本文通过基于不透水面和统计数据的人口空间分布模型、遥感影像、气象和水文水质监测数据,建立了辉发河流域非点源污染数据库;利用SWAT模型,并结合FY、TRMM和CMORPH遥感降水数据模拟辉发河流域径流和非点源污染;分析土地利用结构与非点源污染的影响机制,在此基础上,通过多目标线性规划模型和水生态功能分区技术,对流域内土地利用格局进行调整。主要内容和成果如下:(一)建立了土地利用、土壤、气象和农业管理措施的数据库。利用遥感和GIS技术,估算了辉发河流域不透水面值,在此基础上建立了流域人口空间分布模型,对流域内农业人口和非农业人口空间分布进行估算。利用人口空间分布数据,估算了流域内农村生活污染和牲畜粪便污染。(二)基于SWAT模型,采用实测和遥感降水数据,确立了5种模拟方案,评价了不同降水空间分布对径流模拟的影响。月径流的模拟结果表明,FY>实测降水>TRMM。研究表明,对于高空间分辨率的遥感降水数据,用子流域降水平均值作为输入,比直接用栅格点值模拟结果要好。利用梅河口和辉南监测点氨氮监测数据对模型进行参数率定和验证,模拟了辉发河流域非点源污染时空分布,通过分析辉发河流域各污染源的贡献率,发现农业施肥是流域水环境恶化的主要污染源,总氮、总磷负荷占总量的51%和36%。降水-径流过程是流域非点源污染发生的驱动因素,总氮、总磷负荷与降水量的决定系数R2分别为0.55和0.66。(三)依据水生态功能区划分理论基础和划分原则,将辉发河流域划分为2级水生态功能区,并结合水田和旱地非点源污染敏感性分析结果,将辉发河流域划分为5个等级的非点源敏感区。研究发现,水田的氮年平均流失量普遍高于旱地,其范围为136.57-219.81kg/ha,旱地为72.23-122.1kg/ha。(四)以经济效益和生态服务价值为目标函数,构建了土地利用数量结构优化线性规划模型。根据土地利用数量优化的结果和非点源敏感区划分结果,调整非点源污染敏感性较高的分区。优化后的土地利用其总氮年负荷削减了3.19%-6.09%,总磷年负荷削减了0.3%-4.89%。