密云一级水源保护区是密云水库生态系统的重要组成部分,对水库水源的保护起着十分重要的作用。然而近年来以农业为主导的产业结构导致该区域非点源污染加剧,加之气候干旱、入库水量的减少,使得密云一级水源保护区水资源严重匮乏,水环境污染和水资源短缺已成为制约该地区社会经济可持续发展的“瓶颈”。水环境承载力研究对于实现密云一级水源保护区社会经济活动与水环境的协调发展,保障首都安全供水具有重要意义。本研究将水环境承载力与生态环境需水量、水环境容量相结合,并应用系统动力学方法,对密云一级水源保护区水环境承载力进行了分析评价,结果如下:(1)分析了密云一级水源保护区非点源污染的主要来源,并应用输出系数法模型对不同污染源的污染负荷进行了估算。计算结果表明,研究区畜禽排泄污染负荷为COD199.00t/a,氨氮16.46 t/a,总磷20.48 t/a;生活及旅游废水污染负荷为COD93.10t/a,氨氮6.21 t/a,总磷1.24 t/a;水土流失污染负荷为氨氮3.64 t/a,总磷1.49 t/a。可见,畜禽排泄物是主要的污染来源,生活和旅游废水的COD排放量较高,水土流失的氨氮排放量较高。(2)在对河流水环境容量进行理论研究的基础上,对密云一级水源保护区水流系统进行简化,建立符合密云一级水源保护区水环境状况的水环境容量计算模型,并依据模型计算了在满足水功能区划条件下COD、氨氮和总磷的水环境容量。计算结果表明,密云一级水源保护区COD、氨氮和总磷的水环境容量分别为3170.36、128.20和25.27 t/a,均有一定的剩余容量存在。(3)根据密云水源一级保护区水环境系统特征及其与社会、经济之间的关系,建立了水环境承载力评价指标体系,包括旅游业、农业、人口、水资源和水污染5个子系统,共12个指标,并采用层次分析法对各指标赋予不同的权值。(4)采用系统动力学方法,通过对系统内部各因素之间关系以及各子系统之间耦合关系的分析,建立了密云一级水源保护区系统动力学仿真模型。在对模型有效性进行检验后,通过系统仿真模拟对2008—2020年密云一级水源保护区水环境承载力进行了综合评价,并分别从开源、节流、治污的角度提出10个水环境承载力改善策略,分别进行仿真模拟后得出相应的水环境承载力。结果表明:按照现行的水环境管理及发展模式,水环境承载力将呈逐年下降的趋势;任何单一改善措施都能提高水环境承载力,但效果不同,综合表现为节流措施>治污措施>开源措施;此基础上得出提高研究区水环境承载力的最佳策略,即以节流工作为主,开发本地水资源和水污染治理为辅的综合策略。(5)根据提出的最佳策略,给出提高密云一级水源保护区水环境承载力的具体对策和建议。