湖泊既是人类与动植物赖以生存的重要栖息地,也是国民经济发展的重要依托。城市化与工业化带来的湖泊水环境问题严重制约了当地生态系统与经济社会的健康发展。针对湖泊水环境系统面临的严峻形势,我国采取了截污治污、自然修复、以及河湖连通水质调控等一系列应对措施。这些水环境治理措施在整体上取得了一定的成效,但对于湖泊中人类活动影响最大、污染最严重、修复最困难的湖湾区域,依然存在着治标不治本、水质调控效果较差的困难。自然条件下,风驱动下的风生环流是湖流最主要的水流形态,探索不同形态湖湾的风生流流场及水体交换能力的规律是提升湖湾生态修复技术的关键,对保障当地生态环境和用水安全、探明水动力与生态系统的响应关系具有极为重要的意义。本文以湖湾为研究对象,主要研究内容如下:(1)湖湾的形态差异较大,本文基于Google earth调研了湖湾地理特征资料,筛选了表征湖湾地理特征的重要指标,即面积、形态系数和开敞度,依据指标对湖湾进行分类,界定类别界限,并推导了将真实湖湾概念化为矩形湖湾的公式。(2)利用湖湾二维水质水动力数值模型,模拟了不同形态湖湾的二维流场与示踪剂浓度场,以湖湾平均流速、水体交换率等为指标,系统研究了湖湾自然属性对湖湾湖流及湖湾水体交换能力的响应规律。(3)研究了不同风向作用下湖湾环流的形成过程以及风速与湖湾平均流速、水体交换率间的定量关系。