水质富营养化作为一个全球性的环境问题，越来越受到人们的关注。随着对水质富营养化机理的深入研究和计算机技术的飞速发展，富营养化的数学模拟已有了长足进步。本文针对大型水体水质富营养化形成机理及数学模拟中的若干问题进行了较为系统、深入的研究，首先对水质富营养化的数学模拟在近三十年来取得的进展，做了综合评述；从全球氮、磷循环的角度分析了造成水体富营养化的主要原因，论述了富营养化过程中藻类、氮、磷等主要因素所发生的各种生物、化学和物理变化，讨论了水库富营养化评价标准。在此基础上，较为深入地研究了富营养化生态模型、二维生态动力学模型、随机富营养化模型和面污染模型所涉及的理论和技术问题。本文获得的主要创新点为： 提出了建立能很好拟合复杂边界的二维生态动力学富营养化模型的方法。目前已有的湖泊富营养化模型大都采用直角坐标系统，适用于边界相对比较简单的宽广水域。对于河川型水库，由于其边界曲折复杂，已经建立的富营养化模型就难以适用。本文中采用正交边界拟合坐标变换方法，将不规则的水库平面域变换成便于计算的矩形域以克服上述困难，从而使建立的富营养化模型能够适用于边界复杂的水域。 国内外利用随机微分方程来研制河流水质模型已不鲜见，但利用随机微分方程来研究湖泊、水库富营养化模型并不多见。由于水质富营养化过程可认为是一个随机过程，因此本文提出用随机微分方程描述水质富营养化过程，并采用解析解法和数值解法对方程进行求解。随机富营养化模型比确定性富营养化模型优越之处在于它可以提供关于浓度变化的概率统计特性，比较符合科学实际。 此外，本文在水库富营养化评价标准、湿润地区面源污染模型研制及富营养化治理方法的实验研究等方面也做了一些尝试，得出了一些有用的结论。