随着点源污染的逐步控制,非点源污染日益成为影响流域水环境的关键因素。西苕溪流域作为太湖上游重要的入湖河流,对太湖水质有着重要的影响,因此弄清西苕溪流域的非点源污染状况将有助于太湖水环境的持续改善。国内外众多研究表明流域土地利用状况是影响非点源污染的重要因素。因此本研究利用2009年6月至2010年7月采集并分析的水质数据,首先分析西苕溪流域水质时空变化特征;其次根据2010年5月的TM遥感影像通过计算机与人工解译相结合的方式得到该流域的土地利用数据,结合地理信息技术的应用,探究土地利用组成与格局对流域水质的影响机理;最后引入空间非平稳性作为研究的前提条件,利用面积加权函数与地理加权回归模型深化土地利用组成与格局对水质的影响研究。结果表明:(1)从空间维度考虑,西苕溪流域可按水质特点分为四个部分,第一部分是上游林区的河段、第二部分是紧邻城镇下游河段、第三部分是下游平原区干流河段、第四部分是分散于农业灌溉区的河段;从时间维度考虑,N素在不同水期都表现出相较其他参数更为敏感的特点。将时空两个维度统一考虑可得,整个流域所有河段的水质均表现出平水期和枯水期差异较小,丰水期与这两个水期差异显著的特点,观察空间位置显著不同的四个河段,可以看到紧邻城镇的下游河段的水质在各水期之间的差异均小于其他三处河段,凸显了人为干扰在整个监测时间段内的持续性与一致性。(2)利用偏冗余分析从整体上分析影响水质的各因素对水质的单独贡献率,分析结果表明不同时段土地利用因子、其他自然地理因子及二者交互作用对水质的贡献是不同的,但无论哪个时段内,土地利用因子对流域的贡献率都是起着主导作用且远高于其他自然地理因子。(3)绝大多数的水质参数与各土地利用类型均表现为显著相关或极显著相关,但不同时间段的相关系数有所差异。土地利用强度与复合污染指数(CPI)的拟合效果较好,表明土地利用强度的加大与水体污染存在直接相关性。(4)各土地利用类型间聚合、连通性越强,主要斑块面积越大,则土地利用类型的优势度越大,水质状况就更加优质;各土地利用类型之间分布越均匀、土地利用格局越破碎,则水质状况更加糟糕;枯水期时土地利用格局对水质的解释率最高且与丰水期差异不大,平水期时土地利用格局对水质的作用则显著小于另两个水期。(5)加入衰减权重后的土地利用组成对TN和TP输出的预测效果优于未加入衰减权重的土地利用组成,同时基于线性衰减权重的土地利用组成对TN、TP的预测效果明显好过基于指数衰减权重的土地利用组成。(6)不同水质参数的空间自相关性存在差异,其中TN、NH4+、COD和PO43-表现出了极显著空间正相关关系(p<0.01);TP和NOx-呈显著空间正相关(0.01<p<0.05);SS和OM未表现出空间自相关性。以表现为极显著空间正相关的特点的TN为因变量,各土地利用格局指数为自变量,利用GWR和OLS这两种回归模型进行分析并且比较二者回归结果的优劣,所有回归结果均表现为OLS模型的回归结果明显差于GWR模型。这一分析结果表明GWR模型可以很好的解决整个流域的空间自相关性,从而能够更准确的分析土地利用格局对水质的影响。