水资源具有“质”和“量”双重属性。随着社会、经济和生态环境发展水平不断提高,水资源评价标准不再单纯局限于水量的多少,水质的好坏也被纳入考虑范围,这就需要从水量、水质两个角度对流域水资源进行统筹规划和联合调控。北方地区受地理位置、气候条件等因素影响,水资源利用效率低,开发难度大,供需矛盾较突出,加之景观用水等需要,水利设施缺乏有效调度规则,容易导致河流水系沟通不畅,水体自净能力低;另外,随着城市的发展,降雨径流所带来的面源污染逐渐成为城市河流主要污染来源,大量污染物在降雨期间随径流直接进入受纳水体,使受纳水体的水质迅速恶化。因此,水量少、水质差是北方河流水环境承载力低、水生态问题频发的主要原因,在一定程度上影响了社会、经济和环境的可持续发展。本文以北运河（木厂闸-屈家店段）、龙凤河以及武清城区渠道等构成的河网水系为研究实例,在分析水量水质变化趋势的基础上,以数值模型为基础,开展水系沟通和局部水循环、多水源水量水质联合调控、水量水质调控影响因子以及局部水循环区降雨地表径流污染对河流水质影响研究。通过上述研究,以期为区域水资源科学管理和水量水质调控规划提供数据支撑。论文主要研究内容与成果如下:（1）对水量水质变化特征进行了分析,并根据河网结构和实测资料,构建了水动力水质耦合模型。研究结果表明,研究区上游来水量总体呈上升趋势,多年平均径流集中度为0.46,径流集中期为7～10月。总氮和总磷浓度超标较严重。采用R~2、NSE和PBIAS指标对构建的数值模型进行了评价,结果显示模型水动力部分R~2和NSE在0.58和0.47以上,水质部分绝大多数PBIAS在30%以内,表明了模型的适用性和可靠性。（2）综合考虑水系结构和现状补水量等特点,提出了水系沟通和局部水循环方案,并利用数值模型对方案效果进行了评估。模拟结果表明,对于水系沟通方案,在开启大南宫节制闸的条件下,北运河和龙凤河的引水比例应该控制在“1:1”附近,此时河道干流的浓度改善率和水体达标率均值约为54%和0.82。保持七、五、二和一支渠流量分别为1.0、1.0、0.7和1.3 m~3/s时,局部水循环水动力条件较优,但因现状条件下区域补水量不足,局部水循环浓度改善率和水体达标率均值仅为40%和0.62,水质改善效果有待增强。（3）计算了研究区生态需水满足程度,并利用构建的数值模型评估了不同多水源调控方案之间的优劣,提出了适宜的多水源调控方式。计算得到“最小”～“极好”五种生态等级下年生态需水量为1674～9312万m~3。若只依靠上游来水对河道进行生态水量补充,河道生态等级仅能维持在“最小”。通过引入再生水和外调水,能够有效提升河道生态需水满足程度。在多水源水量水质调控方案下,河道干流水质浓度改善率和水体达标率提高到60%和0.95以上,且河流生态目标等级能够维持在“中”,能够满足水量水质调控长期目标。（4）采用数值模拟手段对引水流量、引水水质、引水水量集中程度、引水流量峰值时间以及间歇性引水对河流水质及水资源利用效率的影响规律进行了分析。研究发现污染物浓度改善程度主要由引水水质决定,而水质改善的快慢则受到引水流量大小控制。增大引水流量能够缩短水质改善所需要的时间,但达到相同水质浓度时消耗的水量将增加10%～60%。采用高品质、低峰值、平均引水的调控方式水资源利用效率较高,但采用合适的比例在调控前期进行“集中式”引水能够在稍微增加水资源消耗量的同时,加快水质改善速度,综合效果较好。（5）针对降雨径流所造成的面源污染正成为城市水体污染主要来源这一问题,构建了降雨径流及污染迁移模型,分析了不同降雨径流条件下城市河流水质时空变化特征。通过野外降雨径流监测、土地利用、城市管网等数据,构建了局部水系循环区地表径流污染模型,并对1a、2a、3a和5a设计降雨条件下地表径流污染进行了分析。结果表明1a设计降雨条件下污染物平均浓度和峰值浓度最高,随着重现期增大,污染物浓度逐渐下降。径流的增加不仅增强了对污染物的稀释,也缩短了污染物在河道中的滞留时间,是受纳水体污染程度下降的主要原因。