宇宙线的起源和传播是高能天体物理学中一个重要的问题。宇宙线是各种天体演化过程的产物,特别是各种高能天体物理过程的产物携带着这些过程的丰富信息。但是,宇宙线起源和传播的研究有许多困难,只能由宇宙线在运动和作用过程中发射出的射电波、X射线和γ射线间接地推断它们的存在。因此,现代物理学中,超高能伽马天文已成为天体物理学的主要分支之一。独具特色的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)的建设通过开展全天区伽马源扫描并精确测量伽马能谱,测量单成份宇宙线能谱,确定“膝”的位置,实现空间的宇宙线直接测量和地面的空气簇射测量之间的无缝连接,完成宇宙线能谱的连续、一致测量、开拓暗物质等新物理研究前沿课题。为了测量能量在100 TeV-10 PeV之间宇宙线粒子的芯位信息并进行成分区分,LHAASO计划建设水切伦科夫探测器阵列(WCDA)动态范围扩展系统。本文将重点研究WCDA动态范围扩展系统,为扩大簇射粒子数测量动态范围、进行粒子鉴别以及原初能量重建等做前期的准备工作。WCDA动态范围扩展系统需要利用GEANT4模拟大统计量的高能宇宙线事例。但是基于GEANT4的全模拟非常消耗CPU,并且存在三个难点:一是,高能簇射产生次级粒子数目太多;二是内存不够;三是运行时间太长。针对这些模拟难点,本文介绍了WCDA动态范围扩展系统GEANT4框架结构的优化,进行了快速模拟方法的研究,主要包括对光子数薄化处理和参数化模拟两种方法来节约内存和时间。这两种方法可以运用到WCDA动态范围扩展系统中,用来快速高效模拟高能量宇宙线事例在探测器上的响应。