近年来,城市湖泊受到持续不断的关注。城市湖泊水体常常面临水质不达标、水生态功能不健全、水华频发等问题。为了使城市湖泊恢复生机,常常采用不同调控设施对水环境进行修复改善。掌握城市湖泊水环境演变规律,并定量研究物理调控、生物生态调控及物理——生物生态联合调控对水环境演化的影响具有重要意义。本文以永定河莲石湖为例,在莲石湖水环境演变规律分析的基础上,采用EFDC建立了水动力——水质——水生态耦合模型,采用Ecopath模型对莲石湖生态系统营养结构和能量流动进行分析,探讨不同调控措施对莲石湖水生态功能提升效果。研究得出水环境优化调控方案。本论文主要完成了以下研究内容:（1）研究了莲石湖水环境演变规律,分析莲石湖水环境时空分布、演变趋势及莲石湖水环境的主要影响因素（生态补水、水生植物）。归纳了莲石湖水环境的演变规律。（2）采用EFDC数学模型,以莲石湖8号湖为研究对象,建立莲石湖水动力——水质——水生态耦合模型,给出了模型的主要参数设置,比较实测数据与模拟值的吻合程度进行了模型的检验与验证,证明了该模型的可靠性和有效性。（3）针对莲石湖8号湖面临突出的水环境问题,本研究分析不同生态补水条件下和不同沉水植物修复情景下研究区水动力特征和水环境变化,并给出水环境优化调控方案。（4）采用Ecopath生态模型对莲石湖8号湖生态系统营养结构和能量流动进行分析,并对莲石湖控藻生物链进行重构,初步探讨控藻生物链对浮游藻类的调控效果。本论文的主要研究结论为:（1）对莲石湖整体不同月份水环境监测情况来看,2020年5月份莲石湖“水下森林”示范工程实施后,TN和TP浓度有下降趋势,Chl-a浓度远低于2018年和2019年,但莲石湖存在富营养化风险,并且沉水植物腐烂释放营养盐对研究区营养盐浓度升高起到一定贡献作用,研究得到含氮营养盐和好氧有机物对莲石湖水质污染起主要贡献作用。（2）在现状流量Q=0.36 m~3/s下,研究区水流极其缓滞,不同分区平均流速在0 m/s～0.003 m/s,湖区流场分布受水下地形影响显著,环流形态较多;7月份、9月份,全湖Chl-a浓度逐渐升高,最大值出现在90μg/L附近。随补水流量增大,水动力特征改善效果明显,不同分区平均流速显著提高,并且在5月份、7月份和9月份Q=20 m~3/s时,研究区环流结构最少,对区域1、区域4和区域7的ρ（Chl-a）改善效果最为显著,对应的临界流速为0.02 m/s—0.03 m/s。可见,通过改变水动力条件控制浮游藻类生长和水体富营养化具有可行性。（3）5月份、7月份和9月份,不同分区流场分布受不同沉水植物种植面积影响较小。5月份,在方案3下（种植面积3.6 ha）,研究区整体ρ（Chl-a）有所降低。7月份和9月份,方案3和无种植方案相比,对区域4的ρ（Chl-a）改善效果最佳（分别由54.208μg/L降至27.028μg/L、由70.296μg/L降至39.474μg/L）。在7月份,方案3与方案1（种植面积0.9 ha）相比,对区域7的ρ（Chl-a）降低最为明显（由66.961 ug/L降至33.697 ug/L）。因此,在适宜沉水植物生长范围内,增大种植面积可在一定程度上对ρ（Chl-a）进行改善。（4）根据对莲石湖营养结构和能量流动现状分析及对以浮游动物和虾蟹为关键种的控藻典型生物链（浮游植物—浮游动物—虾蟹—肉食性鱼类）的研究,将浮游动物和虾蟹的生物量提高至3倍（分别由7.85 t/km~2—23.55 t/km~2、1.58t/km~2—4.74 t/km~2）,可明显改善浮游藻类生物量的问题,并能提高生态系统成熟度。