随着经济快速发展，人口不断增加，污染问题加剧，世界范围内水资源问题愈发严重。中国水资源人均可支配量少且时空分布不均，夏多冬少，南多北少，东多西少，水资源问题已成为制约我国经济社会发展的重要因素。南水北调东线工程是解决我国华北及胶东地区水资源分布不均，促进水资源优化配置的重大工程举措，而水质问题又是南水北调东线工程成败与否的关键。南四湖作为南水北调东线工程最重要的调蓄场所，对东线工程调水水质有着至关重要的影响。对南四湖上级湖进行水动力-水质耦合模拟，探究上级湖水质变化规律，并据此提出南四湖流域污染治理措施，有着十分重要的科学价值和实际意义。 作者通过查阅相关文献，了解国内外水动力和水质模型的研究进展，选择MIKE21软件进行南四湖上级湖水动力-水质耦合模拟。本文主要研究成果如下: (1)分别建立南四湖上级湖水动力模型、对流扩散模型和ECO Lab水质模型，并对模拟结果进行验证分析，最终选择ECO Lab水质模型与水动力模型耦合进行情景方案模拟。 (2)情景方案分为非调水期模拟和调水期模拟。在非调水期，模拟了入湖河流水质为Ⅳ类水和Ⅴ类水情况下丰、平、枯水年南四湖上级湖内水质变化过程;在调水期，假设南四湖上级湖各入湖河流节制闸正常或非正常打开，有较差水质的地表河流径流入湖，设定调水期前30天分别有50m3/s、100m3/s及200m3/s的入湖河流流量，水质分为Ⅳ类水和Ⅴ类水，模拟湖内水质变化过程，探究对调水水质的影响。本次情景方案模拟选择衍生变量总氮TN和总磷TP作为污染物指标。 (3)根据情景方案模拟结果，归纳总结南四湖上级湖水质变化规律如下:1)在非调水期，入湖河流水质恒定的情况下，湖内污染物浓度先上升后下降，在7～8月间湖内水质较差，丰水年入湖河流流量最多，携带进入湖内的污染物质也最多，水质较差，平水年次之，枯水年湖内水质最好;2）在调水期如有河流径流入湖情况，湖内整体水质情况呈逐渐变好，前期入湖河流流量越大，进入湖内污染物质越多，湖内水质越差，前3个月梁济运河出口断面水质较差，后期随着进入湖内的污染物质降解扩散完全，不同入湖河流流量下湖内和梁济运河出口断面污染物浓度相差不大;3）入湖河流流量一定的情况下，入湖河流水质越差，湖内自净所需的时间就越长，湖内水质也就越差;4）入湖河流水质恒定的情况下，入湖河流流量越大，进入湖内的污染物就越多，湖内水质就越差，自净所需时间就越长;5）调水期如有河流径流入湖情况，相比于TN，梁济运河出口断面处TP浓度更易聚集上升，水质不符合Ⅲ类水调水要求的时间更长，并且在入湖河流水质为较差的Ⅴ类水时，由于TP较难降解，入湖TP量大于湖内自净能力，导致前期湖内水质逐渐变差，假设30天后不再有入湖河流流量后，随着湖内自净，湖内水质逐渐好转;6）湖岸边和湖内地形较高处水流速度较慢，污染物质容易在此聚集而浓度上升，难以降解扩散，需要重点治理。 (4)根据南四湖上级湖水质变化规律，提出相应治理建议，为南四湖上级湖污染治理提供理论依据。
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