湖泊是我国最重要的淡水资源之一。随着工业化的发展,水环境污染问题日益突出,尤其是湖泊的污染日益加重,严重影响了人们的健康生活,制约社会经济的发展,对湖泊污染问题的研究已迫在眉睫,特别是对湖泊污染物迁移扩散进行研究,可以掌握污染物分布及变化规律,为水环境容量计算、水质改善与水网调度等提供理论基础。在对湖泊水动力水质数值模型进行求解的方法中,传统的离散方法如有限差分法、有限元法在水环境模拟方面取得了巨大的成功,但在广泛应用的同时,也暴露出很多问题,采用非结构网格的FVM(Finite Volume Method,有限体积法)求解浅水模型时,具有较好的守恒特性,成为求解水环境模型的重要途径。本文对基于FVM的水动力水质模型进行了系统的研究。首先介绍了水环境数学模型国内外研究概况及数值模拟方法,然后对FVM的基本原理和关键技术进行了阐述,同时针对浅水模型中已有解法格式对复杂源项兼容性不强、边界处理能力差和通量不守恒等缺点,改进算法来提高模型处理任意地形和边界的能力,改进点主要包括:利用高阶重构与TVD限制器抑制非物理性虚假振荡、通过设置水深阈值和非负重构来克服计算值的不合理变化以及在识别干湿单元的基础上进行通量修正,并应用HLLC格式黎曼求解器计算界面通量,使求解域在空间、时间尺度上达到二阶精度。在工程应用中结合喻家湖的水环境特点,根据其水下地形构建DEM模型,在此基础上建立喻家湖二维水动力水质模型,通过实测水文数据对模型进行率定和验证,然后对喻家湖水质进行模拟,分析其变化规律,为喻家湖环境治理提供科学支持。