本文以阳泉市南川河段作为研究对象，通过资料收集和野外调查，在充分了解河流自然概况、社会经济概况及空间结构特征的基础上，进行了河流与排污口的水文与水质监测，分析出污染物时空变化规律及水污染特征；采用单项组分评价法与主成分分析法的水质评价，结合排污口和河流及其污染物的时空分布规律与特征，研究现状水环境存在的问题；通过水质模拟，率定水环境容量计算参数，完成水环境容量计算，并分析河流自净能力；在上述研究的基础上，提出了研究河段水污染修复目标，分析了目标实现的关键点和难点，在分析现实与技术可行性的基础上，提出了适宜的水环境修复方案，并进行了水环境修复效果的预测与评价。本文的研究对阳泉市地表水环境和娘子关泉域地下水环境修复、保护和管理具有重要的现实意义。研究主要结论如下：
　　（1）南川河主要污染因子为COD、NH3-N和TP。从时间分布来看南川河水质取样中污染最严重月份为2017年12月，当月12个监测断面中包括劣Ⅴ类断面10个、Ⅴ类断面1个、Ⅳ类断面1个，水质整体较差。从空间分布来看，源头来水整体水质较好，以TP污染最为严重，可能原因为畜禽养殖；冠峪煤矿至平定县污水处理厂河段存在COD和NH3-N过量排放现象，可能原因为煤矿工业排污；平定县污水处理厂至南上庄河段存在TP过量排放现象，可能原因为畜禽养殖；其余河段污染物排放相对科学合理。推断金属煤炭采掘业、畜禽养殖业排污及生活污水排放等均不同程度导致水环境污染，水环境问题主要表现在来水水质差、中游排污严重、用水量骤增等方面。
　　（2）南川河NH3-N、COD的综合降解系数分别为0.47和0.72，河流NH3-N水环境容量为4.324t/a，COD水环境容量为132.763t/a。大部分水环境容量集中在平定县污水处理厂-南上庄段、南坪-乱流段，约占全河段水环境总容量的50%，为自净能力较强河段；贵石沟-冠峪煤矿段水环境容量最小，约占全河段水环境容量的7%，为自净能力最弱河段；整体来看，河流自净能力在空间上分布不均，且整个南川河的自净能力现状均不满足水质净化需求。
　　（3）水环境修复目标为将各河段水质修复至所在功能区目标水质；实现修复目标的关键在于分析各河段水环境污染的根本原因并确定污染物去除率及限制排污量；难点在于如何选择既能降低污染物浓度、又可满足不同季节处理需求的修复方案，以及如何在提升水质的同时兼顾生态保护。
　　（4）水环境修复方案为：1）在苏村河入河口下游至贵石沟上游段的防洪保护区内建设水平潜流型人工湿地，湿地内种植芦苇等植被，基质选用无烟煤、陶粒等吸磷效果较好的无机物；2）限制冠峪煤矿至平定县污水处理厂段日排放COD总量不得超过0.26t、日排放NH3-N总量不得超过7.34kg，平定县污水处理厂至南上庄河段日排放TP总量不得超过8.64kg。
　　预测修复方案实施后不仅可使南川河水质达到修复目标，更能促进河流生态环境的恢复、同时可以满足防洪要求、美化城市环境、倒逼企业转型、促进经济可持续发展。