洞庭湖是我国第二大淡水湖泊，同时也是世界上重要的湿地，其特殊的地理位置、规律性涨落的水文过程使得洞庭湖形成了多样、稳定的湿地资源，是全球公认的生态保护区，孕育了丰富的野生动植物资源。不仅如此，它对于湖南省经济社会发展、缓解长江中游地区洪涝灾害具有不可替代的作用和地位。洞庭湖北面通过松滋、太平、藕池三口与长江连通，南面有湘、资、沅、澧四水注入，经调蓄后由出口城陵矶注入长江，形成相当复杂的江湖关系。近几十年以来，大量水利工程的建设，尤其是在三峡工程蓄水运行后，水量变化情况下洞庭湖湿地水情出现了断流、水面面积萎缩、水位下降、鱼类鸟类等生物资源受到破坏等一系列问题。水作为湖泊生态环境最为重要的控制因子，对水这一重要因子的影响和破坏，严重时会导致湖泊生态系统退化甚至造成湖泊功能的丧失。本研究首先提出了适用于洞庭湖的生态水位计算方法，即基于洞庭湖湿地退化的现实，考虑湿地生态系统的生态适应性，认为气候变化、人类活动等因素造成水文序列发生突变，湿地生态系统适应突变前的水文环境。以城陵矶水文站长时间水位序列为分析对象，通过滑动T检验法找到序列的最可能突变点为1980年4月，并以该点对城陵矶水位序列进行分割，以变异前（1980年4月前）的水位序列为基础分析水位的概率分布函数，以概率最高处的水位作为区域生态水位。此方法下计算得到洞庭湖生态水位年均值为24.29m。在分析总结前人工作的基础上，利用BP神经网络对三峡工程汛末蓄水典型时段的洞庭湖出口城陵矶水位变化进行模拟计算，并提出基于生态水位的三峡工程蓄水时段优化调度。结果显示汛末蓄水阶段下泄流量在达到11000m~3/s时，洞庭湖区能维持生态水位以保证湿地生态的健康。湘江作为洞庭湖流域最大的一条支流，本文还以长沙湘江综合枢纽为例，基于河道弯曲程度大、存在洲摊的地貌特征的真实情况，利用Navier-Stocks方程和对流扩散方程组建立的二维水流水质耦合模型研究预测水量变化情况下湘江长株潭段水质变化。结果表明，湘江长沙综合枢纽蓄水运行后，在水量变化情况下，湘江水流流速减缓，导致非持久性污染物CODcr、氨氮浓度衰减系数减少，水体中污染物浓度出现不同程度的增加，建库后各监测站点CODcr浓度较建库前增加0.9~5.2mg/l，氨氮较建库前增加0.07~0.35mg/l。