农业非点源污染物的产生和输移与水文过程有着密切的互动关系，流域的水文响应机理是研究这种密切互动关系的前提。本文通过野外观测实验，深入研究了流域水文响应与农业非点源污染物运移的互动机制，采用分布式方法定量研究了流域产流产污的时空分布特点。 大多数分布式水文模型在构建时简化了对流域水文过程的描述，例如忽略了土壤水水文过程，或地表水与地下水之间水量交换过程等。这种简化提高了模型的计算效率，降低了模型的资料需求，但弱化了模型对真实物理过程的描述能力。针对此类问题，本文构建了耦合降雨产流、汇流、土壤水运动、蒸散发、地下水运动等水文过程的分布式水文模型，并通过基于GIS建立的数字流域提取了模型参数。通过对模型的数值模拟实验，研究了不同产流模式与参数空间变异性对不同流域模拟结果的影响。 通过梅林流域获得的水文及水质数据，分析了梅林流域的水文响应机制，模拟了流域水文过程，揭示了梅林流域农业非点源污染物迁移转化规律，确定了氮磷输出的主要成分、季节特点，以及不同径流成分与不同土地利用对氮磷运移的影响。根据以上结论，以分布式水文模拟结果为驱动，以简化的氮磷迁移转化动力学机制为前提，构建了农业非点源污染物运移模型，并取得了较好的应用成果，获得了流域氮磷关键输出区域的分布特点，为非点源污染控制提供了科学依据。