近年来，自然景物的模拟一直是计算机图形学领域最具挑战的问题之一，对水波的模拟正日益引起人们的关注。其中基于物理模型的方法由于是从水波现象本身进行较精确的描述，使之成为了最有力的模拟方法。再加之人们对于计算机动画真实感的需求也越来越强烈，使得基于物理模型的水波模拟成为目前一个研究热点，也成为一个当前和未来计算机图形学发展的一个重点方向。现阶段基于物理模型方法的水波模拟都侧重于对水波的造型模拟，而忽略了水波模拟另一关键问题—光影特效。本文在前人的基础上，大胆的结合了光影特效。论文首先对水波波形的进行了研究。选用二维Navier-Stokes方程作为水波的模型，引入了更有力的数值分析方法——有限体积法对其进行数值分析，使得求解方程稳定且效率高。然后对光影特效进行了研究与实现。基于GPU技术为水波场景设计了光照模型，为场景物体表面各点设定了的光强度的计算法则。实现了镜面反射光的效果。然后基于Snell折射光线定理，给出了一种修正了的纹理映射的折射实现方法，很好的实现了水波折射的效果。最后通过对水波刻蚀的研究，引用了一种简化的逆Montel carlo光线跟踪方法，有效的实现了动态水波的刻蚀效果。实验表明整个模拟效果在保持了波形物理特性的同时，又体现了水与光的交互效果，大大增强了水波的真实感效果。为将来的游戏和影视提供了更加真实的设计模式。