水环境数学模型可将实际水文过程抽象和简化,以较少的变量或维数向量表示复杂的水文过程,反应水文要素之间的相互关系,模拟、预测水文系统演化规律而被各领域水文专家广泛应用于水环境研究,模拟得到的结果可有效为决策部门提供数据支持,促进决策活动的科学化。但由于水文过程的复杂性质,目前大部分的水文模型因处理过程离散、计算量复杂且庞大、输入输出参数众多等影响,在实际应用的广泛性、及时性和便捷性方面均有局限。分布式流域水文模型WATLAC(A Water Flow Model for Lake Catchments)作为一个典型水环境数学模型,可反映降雨、蒸发和下垫面空间分布等条件对湖泊流域的影响,模拟流域水量平衡和地表、地下径流过程。但在模型实际应用与共享方面也存在数据收集费时、过程处理离散、计算耗时、对使用者专业技能掌握要求高、共同决策支持受地域制约等局限。作为新一代GIS——虚拟地理环境(Virtual Geographic Environment,VGE),它能够为科学研究和实际应用之间搭建桥梁,实现模型应用的数据共享、模型共享和成果共享。同时,多源异构传感器动态信息的实时接入、自主加载与融合,时空数据活化与集成关联分析,地理过程模拟集成等关键理论与技术的突破为自适应于水生态环境过程复杂时空变化的模型模拟与共享提供了理论和技术支撑,为突破传统水环境数学模型在应用和共享过程中的一些局限起到关键作用。因此,本文提出基于VGE理论框架集成WATLAC模型,构建虚拟地理环境平台,分别对传统WATLAC模型的原理、多源输入数据类型及其准备、模型过程与方法和成果共享四个方面进行介绍,基于此设计开发了一套开放式的基于WATLAC模型的“湖泊流域水文过程与湖泊水量变化模拟与监测”系统,同时探讨系统基于VGE框架进行模型集成的方案、功能设计和集成关键技术。系统开发完成后,将其耦合进一套完整的虚拟仿真硬件平台以实现系统运行、交互与共享的一体化、流程化操作,并将鄱阳湖五河流域2000-2005年观测数据作为样例数据进行测试。结果表明:(1)输入的样例数据能成功在设计的硬软件平台中交互运行,所得结果与传统WATLAC模型运行得到的结果一致;(2)用户能够在VGE框架下,输入数据即可快速得到模拟结果;(3)系统将二、三维场景嵌入到模型从前处理、运行、后处理和成果展示的各项模块中,增强用户可视化的沉浸感;(4)为不同行为主体(用户、研究者和政府决策部门)在虚拟环境中同时执行任务,打破地理位置的障碍提供了平台,解决了传统分布式水文模型在数据共享、模型共享和成果共享方面的局限。