面源污染会引起河流水体富营养化，降低水体的水质级别，进一步会影响到沿河工农业的可持续发展和广大人民群众的身体健康。祖厉河是甘肃省唯一一条全河段水质呈劣五类的河流，本研究针对祖厉河流域的面源污染问题，以系统论、水文学理论和水土保持理论等为指导，以安家沟小流域为试验基地，采用水质化验与模型模拟相结合，野外监测与室内分析相结合的方法，对安家沟小流域20个径流小区的水质进行了化验，对坡面面源污染物负荷与沟道面源污染物负荷进行了分析研究，取得了以下主要结论。（1）通过对安家沟流域20个径流小区的水质化验与分析，发现在2006年，20个径流小区的水质整体超标。从15个3年连续观测的径流小区的水质来看，劣Ⅴ类水质从2006年的8个增加到了2008年的11个，Ⅳ类水质的径流小区从3个下降到了1个，可见安家沟流域坡面径流的水质整体呈恶化趋势。同时，沟道中的径流水质在三年监测中全部呈现劣Ⅴ类。（2）农地、乔木林、灌木林、草地、荒地等五种土地利用类型上的水质超标项目主要为高锰酸盐指数、溶解氧、氨氮，亚硝酸盐氮，六价铬、挥发酚和总氮等。（3）通过径流小区水质观测值和沟道水质观测值，估算安家沟流域坡面面源污染物负荷和沟道面源污染物负荷。计算表明，来源于坡面污染物高锰酸盐指数、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐氮、砷、总磷的负荷分别占沟道污染物负荷的77%、95%、62%、80%、87%和50%。（4）探索了SWAT模型对安家沟流域面源污染过程的模拟。结果表明，模型的预测与实测值存在比较大的误差，模型在该流域的应用，还需进一步探索。