中国人均水资源短缺,时空分布不均,降水年际变化大,特别是西北干旱与半干旱地区年降雨量不丰,水资源开发利用与水生态环境矛盾日益突出。作为政治、经济、文化发展重要区域,中国北方地区面临严重的水资源短缺问题。在持续性干旱、经济快速发展与水资源大量消耗影响下,地表径流骤减,大量河流干涸。河流作为一个复杂非线性有机体,是连接流域生境功能的重要纽带。河流在区域可持续发展中发挥着至关重要的作用,提供广泛的生态结构功能,如灌溉、饮用水供给、渔业、运输和娱乐等。本文以西安市浐灞生态区浐灞河为研究对象,基于水质监测指标,系统分析了浐灞生态区水环境特征。在水文、气象资料基础上构建二维水动力模型,研究了浐灞生态区河流水动力特性。耦合水动力方程、对流扩散方程、各状态变量(污染物)生化过程微分方程构建水质模型,利用有限体积法对模型进行空间离散,对污染物浓度场进行数值计算。在模型计算结果基础上结合BP神经网络对研究区域水质等级评价。预测不同水文年,污染物浓度场分布特性与水质等级。具体研究结论如下:系统分析了浐灞生态区水环境特征:浐灞河进入浐灞生态区后接收沿岸11个生活污水与工业废水点源排放,其中生活污水排放源为7个,总排放流量为1.2135 m3/s。工业废水排放源为4个,总排放流量为1.2656 m3/s。化学需氧量(COD)最大排放浓度达486 mg/L,氨氮(NH3-N)最大排放浓度为27.5 mg/L。生态区水环境中主要污染物为总氮(TN),在监测时间段内TN最大浓度超V类水限值73%(GB3383-2002),时空均值达2.5 mg/L,超 V 类水标准 25%(GB3383-2002)。分析了不同水文年,浐灞生态区流场特性。水动力模型计算结果表明:研究区域水流流速基本处于0-0.0667 m/s,浐灞河水体在汇流区交汇后经过灞河4号坝水体流速整体增大。灞河水体与浐河水体在汇流区交汇后,灞河左岸水体流向向左偏转,驱动浐河水体向左岸流动。P=10%丰水年(工况2),浐灞河汇流区水体流速将显著增大。分析了水质模型性能,模拟了生态区水环境中污染物浓度场分布。水质模型在参数率定后能保证其对污染物浓度预测的精度与准确度。浐河水体进入汇流区前TP、NH3-N、COD浓度总体大于灞河水体对应指标浓度。工况1-4计算条件下计算域(除区域A),TN浓度均超V类水限值2.0 mg/L(GB3838-2002),浐灞河水体在汇流区交汇之后,灞河水体受沪河水体扰动,水体经过灞河4号坝之后,加之点源排放扰动,COD、NH3-N浓度显著增加。P=90%枯水年下灞河4号坝下游NH3-N浓度将超V类水限值(GB3838-2002)。汇流区中沪河水体NH3-N、TP、COD对灞河水体扰动面积大小受控于汇流区水流流速,水流流速越大扰动面积越小。在P=90%枯水年下浐河、灞河4号坝下游水体污染类型将由TN单一型污染转变为TN、NH3-N、COD混合型污染。基于水质模型计算结果结合BP神经网络进行水质等级评价。工况1计算条件下,灞河水体进入浐灞交汇区前,水体水质同时满足《陕西省水功能区划》、《西安市水环境规划》目标水质要求。浐河水质仅满足《陕西省水功能区划》目标水质要求。沪灞河水体在汇流区交汇后,经过灞河4号坝水质下降至Ⅳ类,该水质等级仅满足《陕西省水功能区划》目标水质要求。P=10%丰水年(工况2),灞河水体水质将同时满足《陕西省水功能区划》、《西安市水环境规划》目标水质要求,浐河水质仅达到《陕西省水功能区划》目标水质要求。P=50%平水年(工况3)、P=90%枯水年(工况4)浐河水质仅达到《陕西省水功能区划》目标水质要求,灞河水体在进入汇流区前水质将同时满足《陕西省水功能区划》、《西安市水环境规划》目标水质要求,水体经过灞河4号坝,水质下降至Ⅳ类,仅达到《陕西省水功能区划》水质目标要求。