流域地表水环境处于不断变化的时空之中,因此研究流域地表水环境动态必须考虑时间和空间维度,对水环境动态进行时空一体化研究就显得尤为必要。基于时空数据分析方法,从水质和污染源对流域地表水环境质量进行分析,为有效认识、控制流域地表水污染,开展科学评估与制定区域可执行措施提供可靠的决策依据。本研究在收集闽江流域19处水质监测断面2014年至2015年监测数据及闽江流域范围内36个县区行政单元的社会、经济和污染物排放等资料基础上,从时间、空间和污染物的角度分析了流域地表水环境的时空变化特征以及影响水质的各种因素,主要研究内容包括:(1)应用自组织特征映射神经网络(SOM)与主成分分析对流域地表水水质时空变化分析:应用改进的SOM与PCA对闽江地表水水质监测数据进行时空分析,解释了流域水质变化时空特征,其中水质样本分为3个空间群组,水质变化周期分2个阶段:4月至11月和12月至次年3月;时空分析表明春冬季沙溪和富屯溪支流以及闽江下游福州城区河段营养盐水平偏高,在春夏季上游部分河段和下游闽江口有机污染水平偏高;基于改进的SOM聚类、单因子评价和综合标识指数对流域水质监测数据集进行综合评价,结果表明闽江流域地表水水质整体良好,但TP指标存在污染风险。(2)基于GIS技术对流域非点源污染负荷进行空间特征分析:运用空间聚类和GIS空间可视化方法对闽江流域36个县(市、区)级单元的城乡生活、禽畜养殖、农田径流、水产养殖4类污染源化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)排放量和等标负荷以及排放强度计算对流域各单元污染物排放强度进行空间聚类、敏感性分析、分类控制解析,结果表明TP是流域主要污染物,等标污染贡献率超过46%。解析出富屯溪上游、沙溪流域下游和闽江下游为高敏感区,识别出城乡生活污染是该区域非点源污染优先控制的类型。水产污染型和综合污染型分别是流域内污染贡献率最高和控制治理难度大的污染类型。且研究验证污染敏感度空间解析与水质综合评价流域对比结果完全一致。