密云水库是北京市重要的饮用水源，北京城市饮用水有70％左右来自密云水库。但一些流域的研究现状表明：水库水质已经受到了比较严重的污染。北庄镇土门西沟小流域地处密云水库库东，距密云水库约5km，在密云水库东岸水源保护林二级保护区内。从1996年开始，土门西沟小流域作为密云县水源林示范工程进行治理，进行了大量的退耕还林工作，水土流失得到了一定的控制。但是，针对该地区的年内降雨和营养盐的流失量和流失规律的研究目前还较少。因此，本研究旨在通过调查、监测与分析，掌握流域内的三条沟的非点源污染特征、流域非点源污染物来源和各污染物的贡献率，为流域设计具体的治理方案提供依据。本研究采用野外调查、入户调查与小流域实测相结合的研究方法。首先根据研究区域的地理概况和土地利用现状进行分类，将研究区域分成针叶林、阔叶林、针阔混交林、鲜果林、干果林、果粮地、村庄等几种不同类型的非点源污染发生区，然后根据土地利用类型选择有代表性的地块取土样分析测定。调查发现，该流域的非点源污染主要是由于农民施用了大量的化肥，没有被利用的化肥在雨季随着土壤流失和地表径流进入水体中所致。此外，农村生活污水的随意排放也是该流域非点源污染的重要组成部分。利用已有的观测设施及水文自动记录设备，对土门西沟小流域的降雨径流、总氮、总磷、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮和化学需氧量进行同步实验监测，通过对上述指标的分析研究该流域的非点源污染特征。研究表明，该流域水质污染严重，超出了集中式生活饮用水地表水源地二级保护区所要求的水质，总氮和总磷是该地区的主要污染物，对总污染物的贡献率：中沟＞南沟＞北沟。利用USLE计算出的由土壤流失造成的总氮、总磷的污染负荷分别为438.83kg、402.26kg；利用经验系数计算出的因地表径流造成的总氮、总磷的污染负荷分别为583.33kg、184.57kg，农村生活污水所造成的总氮、总磷的污染负荷分别为386.83kg、64.45kg。不同土地利用类型中，干果林和鲜果林的年土壤侵蚀模数最大，分别是7.42t／ha、4.05t／ha；干果林对总氮、总磷污染负荷的贡献率居于首位，分别为49.95％、63.48％。最后，针对以上调查和研究结果，探讨了该流域的控制非点源污染的一些可行性措施。