我国水资源短缺和水环境污染问题已经严重制约了社会经济的可持续发展，水环境污染已成为迫切需要解决的重大环境问题。河流水动力力水质模型是描述河道水体流场变化和水中污染物迁移转化规律的数学模型，在流域和河流水质目标管理技术应用过程中发挥着显著的作用，是制定水质目标管理方案的重要技术依据，同时也是河流水体污染负荷定量化的重要工具。由于我国目前基础数据获取存在困难，国外复杂模型难以得到推广应用，而过于概化简易的模型无法对水体中污染物的输移进行机理性的描述。因此需要建立反映我国河流条件和特点，模型结构完备，同时能对河流污染物迁移转化过程进行机理性模拟的模型，对河流污染控制与水生态和水环境的保护有重要的理论意义和应用价值。

    以FLDWAV模型为基础，与自主开发水质模型联立构建一维非稳态河流的水动力-水质耦合模型RPAST模型，模拟分析人工调控的非稳态河流的水动力、水质变化规律，实现非稳态河流不同组分形态污染物迁移转化模型的构建。选择洋河-永定河水系进行模型应用，构建了洋河-永定河水系模型，对洋河-永定河水系的水量水质进行模拟，并应用河道观测断面实测的水量和水质数据进行模型验证。利用一维非稳态水动力水质模型模拟河流水体的水动力条件变化及特征污染物（化学需氧量（COD）、氨氮、总磷(TP)、总氮(TN)）的变化情况，进行河流染物通量的季节性和年际性差异分析。
     研究的主要结论如下：

（1）河流水动力水质模型的构建
构建河流水动力水质模型 RPAST，包括对河流水动力过程、河道水体蒸发过程、河道底部入渗过程、水体中污染物迁移转换过程、河道底泥污染物沉积与释放过程及自动参数估计过程。模型输入数据包括空间数据、污染源数据及气象数据。空间数据包括河道详细信息，河流及支流长度，河流断面数据，分段河道及支流状况，水利构筑物数据，汇入和流出河道各支流等等；污染源数据包括河道两侧汇入河道的点源污染负荷、非点源污染负荷及各个支流的水量水质状况。气象数据包括河道周边气象站点测得的日平均温度、日最低温度和日最高温度。一维非稳态水动力水质模型可以输出的数据包括流域河流各观测点不同时间尺度（月、周、日、时、刻）的流量和水质数据。

（2）模型在洋河-永定河水系的应用与校验
      构建了洋河-永定河水系的RPAST模型。应用模型对洋河-永定河河流的水动力过程、污染负荷进行了模拟，并利用柴沟堡东、左卫、响水堡、鸡鸣驿和八号桥五个站点实测的径流量和水质浓度数据进行模型的验证。模型验证期为2011-2016年。RPAST模型对河道流量的模拟效果较好，模拟结果可以反映出河道流量的季节及月份变化，五个观测站点的模拟值与观测值的趋势匹配度较高。根据评判等级，模型对流量的模拟中，按照NSE和PBIAS等级标准，五个站点均达到了“好”和“很好”的水平，为进一步进行水质的拟合提供了很好的基础。
      模型在模拟水量的基础上，对河流断面水质进行了模拟及验证，主要对以下四个指标进行了验证：CODcr、氨氮、总氮和总磷。分别进行了模拟值与观测值的对比，模型对水质CODcr、氨氮、总氮和总磷的模拟效果较好，四个观测站点的模拟值与观测值的趋势匹配度较高。根据评判等级，模型对水质的模拟，按照PBIAS等级标准，四个站点的模拟效果均达到了“好”或“很好”的水平，整体为“很好”的水平。

（3）河流污染物通量季节与年际变化分析
       根据模型对流量和污染物浓度的模拟结果，分析各个河道断面流量及污染物通量的季节性和年际差异。根据模型对河道流量的模拟结果，响水堡、鸡鸣驿和八号桥三个站点，河道流量较大值出现在了10月和11月这两月，流域降水量较大值出现在6月—9月汛期期间，原因为上游水库在10月和11月期间向官厅水库调水，从而影响了污染物通量的季节性变化。而年际变化情况，流量较大值均出现在了2013年和2016年这两年，这与降雨量变化情况相一致的。根据模型对污染物通量的模拟结果，CODcr、氨氮、总氮和总磷污染物通量变化的季节性差异和年际差异均呈现不同的趋势，污染物浓度和河流流量的共同影响了污染物通量的季节性和年际性的差异。