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流域景观的组成和空间格局的变化影响着河流污染物的产生和迁移过程,流域景观格局的演变对流域水环境带来显著影响。随着城镇化进程的逐渐加快,人为活动不断增加,导致河流氮磷污染物显著增加,水质不断恶化。本文以城镇化趋势明显的于桥水库流域为例,基于流域"源-汇"景观特征指数,结合于桥水库流域2013-2015年33个子流域的水质数据,采用空间分析、相关分析和冗余分析等分析方法,探讨在城镇化背景下,流域"源汇"景观格局特征与河流氮、磷负荷之间的定量关系。并以于桥水库流域1984年、1994年、2004年和2013年4期土地利用数据为基础,利用SWAT模型模拟了近30年来流域氮磷负荷的变化。运用CLUE-S模型模拟流域2020年土地利用变化,结合SWAT型,模拟于桥水库流域未来景观格局变化对氮磷负荷的影响,研究结果表明:(1)在2013年影像中,整个流域从上游到下游呈现"汇"景观面积减小,"源"景观面积增大的趋势,居民建设用地面积比在中下游子流域达34.6%,"汇"型景观中林地面积为33.5%。(2)景观空间负荷对比指数(LWLI)全局Moran’s I的值为0.637,P<0.01,在空间上趋于集群的现象,LWLI高-高聚集区与城镇化集中区域具有一致性。LWZI与氮、磷负荷空间分布存在极显著的相关性,平水期TN与LWLI的复相关系数R2为0.811,丰水期LWLI与TP的复相关系数R2为0.741。(3)子流域所有水质参数NH4+-N、TN、NO3--N、TP及LWLI均集中在同一象限,与其它景观特征指数相比,LWLI对河流中氮、磷的影响最大,城镇居民用地与水质指标氮磷负荷存在极显著的相关性,是流域水质污染重要的贡献源。(4)1984到2013年从上游到下游"源"景观不断增加,"汇"景观不断减少。城镇建设用地从1984年的11.66%增加到2013年的18.10%,流域城镇化趋势明显。(5)在天津于桥水库上游流域,SWAT模型的模拟期和验证期NS均大于0.7,PBLAS均小于18。说明该模型能有效地模拟流域径流和氮、磷负荷。(6)从1984-2013年"源"景观释放的TN、TP负荷不断增加,其中耕地释放的TN和TP减少,而城镇释放的TN和TP增加。城镇化过程中,耕地对总磷、总氮的影响趋势降低,而城镇对总氮、总磷的影响趋势增加。