非点源污染随机性大、时空范围广、潜伏时间长、影响因子较多,是影响流域水环境的关键因素,近年来非点源污染治理成为国内外环境领域研究的重点。中田河流域作为天目湖水库重要的入湖河流,对饮用水水质有着重要的影响。因而在中田河流域开展水环境保护措施效果研究是很有必要的。本研究以HSPF模型(Hydrological Simulation Program-Fortran)为主要技术手段,以GIS、RS为辅助手段,首先分析模型的内部机理,采用扰动分析法对参数进行微调,以保证模型的精确性;在此基础上根据中田河流域的实际土地利用情况设定洼地还湿和河岸缓冲带还林两种水环境保护措施情景;最后通过HSPF模型模拟评估各情景在年、季、日多种时间尺度下对流域径流以及氮磷营养盐输出的影响。结果如下:(1)从模型参数的角度分析可知,土壤的下渗系数(INFILT)越大,流域径流输出量越大,而地下水下渗比例(DEEPFR)、下土壤层蒸发系数(LZETP)、地下水消退系数(AGWRC)以及额定的上下土壤层蓄积(UZSN、LZSN)越大,流域的总径流输出量越小。对三种营养盐影响较大的参数均有三个,且都是正影响关系,即地表径流、壤中流以及地下水中的水质成分越大,流域中的氮、磷营养盐则越大,其中地下水中的水质成分的影响最大。从土地利用类型来看,每种土地利用对应的参数值均不同,其中湿地对应的LZSN、UZSN、LZETP、AGWRC以及DEEPFR都较大,其次是林地、草地,其他用地类型对应的这几种参数值都较小或相同。湿地对应的INFILT较小,而林地对应的值则最大。并且湿地与林地对应的六种水质参数都比其他土地利用类型较小。另外,模型的水文水质验证结果均符合模拟的精度要求,其中水文模拟结果的Ens(Nash-Sutcliffe效率系数)和RE(相对误差)分别0.82和8.69%,并且两次降雨过程中模拟值与观测值的相关系数为0.93和0.719,TN和PO43-的R2为0.82和0.64,Ens分别为0.829和0.586。由此可见,HSPF模型能很好的模拟中田河流域的水文水质情况。(2)通过对中田河流域洼地分析以及对不同深度(<0.5m,0.5-1m,>1m)洼地还湿的水文水质模拟研究发现,中田河洼地还湿在一定程度上有很好的蓄水截流、净化营养盐的能力。在洼地还湿之后流域总出水口的径流和氮、磷营养盐的输出量都比原始值要小,结合土地利用类型发现还湿面积越大,其对径流及营养盐的削减量越多。但是,从削减强度来看,还湿的效果与土地利用类型有很大关系,耕地还湿的越多,削减强度越大。从季节上来看,湿地在夏季对径流及氮磷的削减效果最好,秋冬季则较差。而从降雨时期数据分析,发现洼地还湿情景有较好的削减洪峰的功能。两次降雨时期,均表现为洼地还湿面积越大,削减洪峰的能力越好。而在春季降雨时期的削减量均小于夏季降雨,且夏季降雨时在两个洪峰发生时的削减量也不相同,各情景对径流、NH4+及PO43-的削减量均在第一次洪峰时比第二次洪峰大,而NO3-的削减量则在两次洪峰时相差不大,这说明湿地对NH4+、NO3-和PO43-的削减作用机制不同。(3)通过分析中田河流域30m、60m、90m以及120m的河岸缓冲带的土地利用情况,以及利用HSPF模型对四种宽度河岸缓冲带还林情景的水文水质模拟研究可知,四种河岸缓冲带还林措施都有较好的蓄水截留、净化营养盐的能力。河岸缓冲带还林之后流域总出水口的径流量和氮、磷营养盐的输出量都小于原始值,并且缓冲带宽度越大,其削减量越大。但是,从径流的削减强度来看,结合土地利用可知,越靠近河道,耕地面积占比越大,这就导致了近河道河岸缓冲带还林对径流及营养盐的削减强度最大。从季节上看,缓冲带还林在夏季对径流及氮磷营养盐的削减效果最好,秋冬季则较差。从降雨时期数据分析来看,发现缓冲带还林有很好的削减洪峰的能力,下雨径流削减量呈现锐增,天晴则呈现锐减的趋势。雨后林地则对径流有增加的作用,并随着时间变化,增加量逐渐减少。另外,三种营养盐的削减量变化与径流相似,但是变化幅度比较缓和,并且没有或很少有增加的情况。还林情景对同一场降雨的两次洪峰和营养盐峰值的削减量都是随径流量的增大而增大,与洪峰先后顺序相关不大,这与湿地的效果不太一样。此外,缓冲带还林情景在三个旱期对径流的削减量呈现先减少后增加的趋势,并且虽然开始时缓冲带还林情景在三个旱期对径流的减少量不一样甚至相差甚大,但是后期对径流的增加量却是相似大小。由此可见,缓冲带还林对径流吸收作用较大,但对径流的补给作用较小。