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本研究深入分析了城市合流制排水系统污染源特征，基于SWMM模型对截流式合流制管网的水量水质进行了模拟分析，建立了溢流污染受纳水体水环境质量模型并对其水动力、水质模拟分析，定量计算排水区域水系水环境容量及其削减负荷，构建了排水区域水环境承载力指标体系并运用向量模法基于SD模型计算不同方案下水环境承载力，提出了排水系统污染控制综合方案，满足区域社会经济可持续发展的要求。本文主要得出以下结论:
(1)对地表径流的测定分析发现，固态污染物不仅会直接影响SS浓度，也会对CODCr浓度造成一定的影响，整体变化历程与SS类似，但是CODCr变化历程存在较大波动，NH3-N和TP的变化趋势比较相近，在降雨末期污染物浓度方面与SS相似，但NH3-N和TP变化更为剧烈，在降雨初期浓度较大，一定时间后便急剧减少;随降雨历时，溢流污水中SS和CODCr，皆会出现初期冲刷现象，CODCr的曲线波动性小于SS，在降雨强度达到一定程度的条件下，随降雨历时，NH3-N与TP的浓度呈不断下降趋势，主要是由于雨水的稀释作用，两次降雨事件中，SS与CODCr的线性相关系数分别为0.6292与0.6401，二者具有一定的线性相关性，NH3-N与TP的线性相关系数分别为0.9018与0.0068，在降雨强度较大的情况下，两者有较好的相关性;降雨期间泵站收集污水污染物浓度雨期60min之前变化较大，后期污染物浓度变化不大，特别是SS在污水输运管道中随管道流速降低，部分沉积于管道中，所以泵站后期来水中浓度降低，而COD与SS有一定的相关性，其浓度相应的部分降低。而像NH3-N和TP这类溶解性污染物雨期前部分有部分下降，而后期基本维持平稳范围内;对研究区域截流式排水系统所收集的污染物量进行估算，其中生活污染源入合流制排水系统中COD的量约为6142.51吨/年，NHa-N量约为614.25吨/年，TP量约为61.42吨/年;面源污染源COD的量约为25268.36吨/年，NH3-N量约为1002.71吨/年，TP量约为354.96吨/年。
(2)通过采用SWMM构建水力计算模型，对截流式合流制排水系统水质水量进行了模拟，结果表明:降雨初期管网末端排水口的流量较小，随着降雨量的增加流量不断增大，一般在雨峰后50-60min达到最大值，之后随降雨强度减小又逐渐减小。相同降雨历时，降雨量越大，排放口总排放流量的峰值就越大，污染物浓度峰值出现在降雨开始后40～60min。不同降雨条件下，不同降雨强度条件下，污染物浓度的峰值不同，TSS、COD、TN、TP的峰值浓度比较结果为降雨事件2＞降雨事件1。不同降雨强度条件下污染物浓度峰值出现后的浓度变化规律不同，降雨强度大，污染物TSS、COD、TN和TP浓度变化较快，出现非点源污染物浓度峰值后很快就降至低于降雨强度较小条件下的非点源污染物浓度。但是峰值过后降雨强度较大条件下，污染物浓度低于降雨强度较小条件的污染物浓度，主要是因为地面累计的污染物被前期雨水冲刷掉，后期冲刷效应降低。
(3)利用二维浅水方程，采用流量水位控制边界条件模拟计算了溢流污染受纳水体内江的水动力学过程，模拟结果表面，远离主航道的区域流速较小，而主航道上面的流速较大。主航道的流速一般在0.2～0.4m/s，远离主航道的区域流速均小于0.2m/s。模拟结果显示，内江水流流向一直是由引航道流进，焦南坝流出，这与测验阶段内引航道水流未出现逆流现象吻合;采用污染物质的对流一扩散方程对内江水质变化情况进行了数值模拟，结果表明枯水期内江各污染物浓度变化范围BOD53.2～5.2mg/L,CODMn4.7～6.8mg/L,NH3-N0.46～1.8mg/L,TP0.23～0.48mg/L,丰水期水质各污染物浓度范围BOD50.69～0.73mg/L，CODMn1.9～2.3mg/L,NH3-N0.25～0.38mg/L,TP0.14～0.17mg/L;
(4)对古运河和运粮河进行环境容量计算时，目前该两条河流没有环境容量，为了达到目标环境容量，现有污染物排放负荷需要削减，其中COD削减量分别为:570.24Kg/d、1283.04Kg/d;氨氮削减量为363.53Kg/d、313.76Kg/d;TP削减量为191.03Kg/d、165.63Kg/d。内江目标水体为地表水Ⅲ类，而现状整体为Ⅳ～Ⅴ类水体，没有环境容量，在假设通过引航道引入长江水体，并把内江简化将水库认为是均匀混合水体的情况，计算不同换水率下，内江的COD、TP和氨氮的环境容量。
(5)通过排水系统流域水资源、人口、经济和水污染等子系统内部及各子系统间关系的分析，建立了流域水环境承载力系统动力学模型，并利用向量模法计算水环境承载力，现有条件水环境承载力水平较低，到2015和2020年WECC分别为0.0174和0.0193，通过提高水环境承载力不同方案模拟，提出集开源、节水及治污于一体的综合方案是最佳调整方案，其水环境承载力远期提高最显著，到2015和2020年WECC分别为0.0189和0.0227，能较好的满足流域可持续发展要求。
本研究基于水环境承载力研究城市排水系统污染控制规划相关方法，对保护城市水环境，以及促进城市社会、经济和环境和谐发展，具有重要意义。