水作为一种重要的社会公共资源,为生命系统的维持、社会经济的运转提供了多种服务功能保障,其中最直接的便是生产生活用水的供给和污染物的消纳功能。但随着高强度的水资源开发利用和高负荷的污染物排放入河,使得河流生态系统服务功能供给的质、量受到强烈冲击,造成水体富营养化程度升高,进一步引发浮游植物的暴发,严重威胁流域内人口生产生活用水的安全。因此本研究以流域尺度的饮用水源水质水生态安全保障为目标,分别通过水环境容量的科学计算划定最大污染物排放上限以确保水质目标保障,通过浮游植物生物量表征指标叶绿素a的模拟预测模型地构建作为水生态安全监管的依据,以期从污染治理和环境监管两个层面对河流生态系统进行维护。本研究通过污染负荷模型（输出系数模型/L-THIA模型）与水质模型（QUAL2Kw模型）的联用完成九龙江北溪水质模拟和水环境容量地计算,结合最大日负荷总量（Total Maximum Daily Load,TMDL）计划中安全临界值（Margin of Safety,MOS）概念,通过使用一阶误差分析对模型不确定性进行计算,从而确定MOS占比,最终完成不同时空尺度的水环境容量计算;此外,以叶绿素a为浮游植物表征变量,使用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）和人工神经网络（Artificial Neural Network,ANN）两种机器学习算法,利用水文、水质理化因子进行训练、测试,最终对最优模型类型的选择进行对比讨论。研究的主要结论有:（1）九龙江北溪流域主要目标污染物氨氮（NH4+-N）、总磷（TP）水环境容量分别为5646.85 t/a和2687.45 t/a,年内分配均呈现“丰水期＞平水期＞枯水期”规律。NH4+-N年剩余水环境容量为1157.89t/a,TP剩余水环境容量为139.18t/a,说明水体污染物消纳能力尚有余量,但TP在枯水期和丰水期剩余容量不足也表明水环境容量的年内分配与污染物排放存在不匹配,需要进一步污染源削减和产业配置优化;（2）北溪流域各行政区水环境容量呈现“自上游至下游递减”的分布规律,进一步采用水环境容量紧缺度指数分析可知,各行政区NH4+-N的水环境容量利用程度不足,TP普遍处于高利用程度范畴,并呈现出“上游利用过度、中下游利用不足”的空间特征。利用灰色关联度对其影响指标重要性排序后发现,NH4+-N容量的调整侧重于社会发展空间布局的合理化,而TP容量则更侧重于点源与非点源污染源的用水效率、处理排污效率的改善;（3）本研究基于PCA分析对水质、水文监测指标进行筛选以作为表征变量叶绿素a的影响控制因子,使用不同类型的SVM、ANN模型学习训练后,对比测试结果发现,基于多项式核函数的SVM模型和MLP-ANN模型对于不同叶绿素a浓度均有较好的反映能力,对于临界浓度（15 mg/m3）具有较为敏感的响应。