近年来,城市人工湖泊受到持续不断的关注。人工湖泊的景观功能和水体自净能力常常受与水质和水体交换能力相关的水环境问题的影响。同生物化学过程协同作用,水体交换是一种决定污染物终极归宿的物理过程。对流输运和稀释扩散作用为污染物与外来水之间的水体交换提供了驱动力,使水体中污染物浓度得以降低,水质得以变好。为了改善湖泊水环境,常常采用水环境调控等一系列方法将清水输送到人工湖泊,通过水体交换将污染物稀释并排出湖区。掌握人工湖泊的水质演变规律,并定量地研究其水体交换能力和污染物输运扩散规律具有重要意义。本文以某人工湖为背景,建立了水动力和水质数学模型,探讨了人工湖长期静置下的水质演变规律,研究了水环境调控作用下的水体交换特性,研究了人工湖的水体输运时间和污染物输运扩散规律。(1)详细地介绍了环境流体力学程序EFDC,以某人工湖为背景建立了水动力水质数学模型,给出了模型的主要参数设置,比较了实测数据和模拟值的吻合程度来进行模型的校核与验证,证明了该模型的可靠性和有效性。(2)研究了人工湖长期静置时的水质演变规律,分析了多年平均和典型年气象条件的影响,归纳了人工湖泊长期静置时水质变化的规律。(3)在以往研究中仅以流场或水质组分浓度变化为衡量指标的基础上,本文增加了水体置换率和水体更新路径等方法,分析了水环境调控对人工湖泊水体交换能力的影响。水体置换率随引水流量和时间的增大而升高且趋于稳定,但当引水流量增大至最大设计值的一半时,其增幅不再显著。调控作用可显著提高人工湖的水体交换能力。(4)基于以往常见于海湾水体交换研究中的水体输运时间概念,本文拓展了其在人工湖泊的应用范围,研究了水环境调控下人工湖的更新时间、水龄、滞留时间等指标。湖内死水区域的更新时间较大,水龄分布具有时空变异性,调控作用能有效地降低滞留时间数值。(5)本文改进并提出了适用于人工湖泊连通性概念的计算方法,研究了湖内各区域的污染物输运扩散规律,加深了对人工湖泊物质输运过程及时空变化上的认识和理解,可为湖泊管理者确定污染源的影响范围和水质管理提供实用的数据支持。