随着沿海经济的快速发展,大量工农业废水、生活污水以及养殖业废水进入渤海湾。由于滞留在生态系统中的氮磷等营养物质不断积累,造成渤海湾水体富营养化现象日趋严重,赤潮频发、海水中含氧量急剧减少,生物多样性减少,渔业减产,这些问题威胁着沿岸经济的可持续发展。对水体的富营养化现象进行深入的研究,建立一个能同时描述渤海湾生产力与相关水质变化过程的生态水质动力学模型对于研究和控制水体富营养化状态具有重要的理论和现实意义。本文建立了二维生态水质动力学模型。该模型包括了两个子模型,即水动力学子模型和生态系统动力学子模型。生态水质动力学模型的主体部分为有源项的对流扩散方程,生态系统动力学子模型即为该对流扩散方程的生态源项,为了求解生态水质动力学模型中的水动力因素,该模型耦合了二维潮流水动力学子模型,应用有限差分法进行同步求解。生态系统各要素间的相互作用是推动生态系统变化的内在动力,因此生态系统动力学子模型是建立生态水质动力学模型的关键。本文建立的生态系统动力学模型以浮游植物为核心,描述了浮游植物在相关的营养盐、悬浮碎屑、有机物这些环境要素构成的生态系统中的生长变化过程以及浮游植物的生命活动等促使水体中溶解氧DO浓度发生变化的过程。生态系统动力学子模型共包括8个状态变量:浮游植物(P)、悬浮碎屑氮(ND)、悬浮碎屑磷(PD)、氨氮(A)、硝酸盐氮(N)、磷酸盐(P1)以及表征水体中有机物质浓度的生物化学碳化氧需求(CBOD)和溶解氧(DO)。在生态系统模型中考虑了CBOD和溶解氧DO两个指标是本文建立的生态水质动力学模型的主要特点。为了更好地检验和调试生态系统动力学子模型程序,本文在无水流条件下,通过控制计算条件的方法对生态系统动力学模型进行了大量数值实验。结果表明,模型程序的计算结果与选取关系式的理论结果一致,能较好地描述和体现海洋生态系统中的主要变化过程。数值实验采用对相关模型参数在小幅度内进行调整或改变给定条件,检验模型响应的方法,对系统中主要生化反应过程对于系统整体变化的影响,以及光照、水温、营养盐对浮游植物等相关变量变化过程的限制作用进行了研究。研究结果表明,浮游植物生长和硝化反应速率的变化对系统整体状态的影响较大;在短期的数值实验中营养盐对浮游植物生长的限制作用表现得并不明显,而光照和温度条件对浮游植物生长的影响表现得更明显。调整模型参数观察模型响应的方法实际起到了模型参数敏感性分析的作用,敏感性分析