水库是随着人类为解决水患和蓄水备用而出现和发展起来的,在调节径流、改善航运、防洪、灌溉、水力利用等方面发挥了重要的作用。随着人类社会和经济的发展,工农业生产用水、人民生活用水与水资源供需矛盾日益突出,水库供水功能愈来愈占据重要的地位。然而,上游及库区周边污染物的排入,导致水库水环境问题突出,增加了供水终端水处理技术难度与处理成本,难以保证引水区域居民安全用水,成为制约水库充分发挥其供水功能的关隘。汾河水库作为山西省内最大的地表水饮用水源地、省会太原市的集中式生活饮用水源地,其水质的优劣直接关系到太原市人民的生活健康。本文以汾河水库的水动力、污染物输移扩散规律以及污染控制为主要研究内容,应用系统工程的设计思想确定研究的技术路线,采用二维水动力模型、水质模型对汾河水库不同运行工况下的水动力及污染物输移扩散进行数值模拟,针对水库库区内污染物超标面积百分比,应用反演法由库区水质控制标准反演得到进水污染物浓度极限值,可直接用于水质管理,提高水质控制决策效率,研究成果具有一定的理论和现实意义。论文的主要成果有：(1)系统的设计思想本文将从水库自然信息的地理化、水库主要水环境的问题解析,再到水库水动力模型、水质模型的建立视为一个大的系统,系统地、逐层深入的研究了汾河水库的水动力和污染物输移扩散规律。(2)水动力研究以汾河水库及其周边地区现实情况为基础,确定模拟范围；结合水库的自然结构特征,生成数值模拟的网格系统与数值地形,选择并建立了三角形网格系统下的汾河水库二维水动力模型,并用实测的数据对水动力模型进行率定和验证。模拟水库不同运行工况、不同气象条件下的水动力,比较不同情景下的流场分布状况,筛选出确定水库水动力的主要影响因子。(3)汾河水库及其上游水质的现状监测为了对汾河水质水质现状有深入的了解,以便为模拟汾河水库的污物输移扩散及污染物影响分析提供现实资料,于2012年对汾河水库及上游河段进行了水质监测,初步分析主要环境问题,确定汾河水库的主要污染物,并在2013年对河水库及上游河段分别在4月、5月、7月(分别代表枯水期、平水期、丰水期)进行了水质监测,进一步了解水库及其上游的水质状况。(4)污染物输移扩散研究在二维水动力模型的基础上,建立与其耦合的汾河水库污染物输移扩散模型,利用此模型对不同气象条件、不同水库运行工况下生成的不同情景分别进行模拟,对模拟所得的结果进行分析,探究其污染物的输移扩散规律。(5)反演进水污染物控制浓度针对库区内污染物浓度超标范围较大的问题,提出一种由污染物超标面积百分比来反演进水污染物浓度限值的库区水质控制方法,即采用数据拟合的方法,由计算得到的进水浓度及与其对应的库区污染物超标面积百分比的离散点集,拟合得到进水浓度与污染物超标面积百分比的响应曲线,应用此曲线可查得任意污染物超标面积百分比限值所对应的进水污染物控制浓度,据此来控制进水污染物浓度,进一步确定上游各排放口的削减方案。本文较系统地分析研究了汾河水库水动力和库区内污染物转移扩散规律,为科学利用汾河水库的水资源、控制汾河水库的库区污染提供参考。