近百年来,黄河上游流域高坝大库数量增长显著,其对库区周围的生态环境产生了巨大影响,水温作为影响水生态系统稳定的重要因素,不仅制约着水生动植物的繁衍和生长,还影响着各水生物种的生存环境及种群分布,加之当前水温原型观测主要受制于测点位置和仪器精度等因素的影响,具有很大的局限性,因此,探究高精度水温模拟方法十分必要,对水库水环境的治理和保护具有重要的参考价值。本文以黄河上游龙羊峡水库为例,利用MIKE3模型构建了三维水温数值模型,对模型参数进行率定及验证,模拟出了龙羊峡水库库区水温分布结构,并提取特征点位的水温模拟结果作为机器学习模型训练数据,建立耦合遗传算法（GA）和支持向量机回归（SVR）的机器学习模型GA-SVR模拟高精度水温,以此分析龙羊峡库区的水温分层结构的变化规律。主要取得的研究成果如下:（1）龙羊峡水库为分层型水库,分层变化情况可大致分为水温混合、弱分层、强分层三个时期。其中1-3月和10-12月为水温混合时期,4-5月为弱分层时期,6-9月为强分层时期。在水温混合时期,水库垂向水温结构为上下混合状态,表层水温与底层水温温差范围在1至3℃左右。随着气温持续走低,入库水温下降,低温水体进入库区,表层水体释放热量,导致密度逐渐变大,与下层高温低密度水体混合产生对流运动,致使整个库区的水温趋于均匀化。在弱分层与强分层时期,受到气温与光照的影响,库区表层水体温度持续升高。造成表层高温与底层低温的现象,库区水体呈现出明显的分层结构。而在10月至12月期间,表层低温水体不断与下层水体交换,水库水温分层结构逐渐消失,水体进入混合状态,直至达到等温分布状态。（2）龙羊峡水库水温结构在年内呈现出周期性变化,垂向坝前水温分层现象显著。从6月初开始,库区水温上升,水温变化随深度增加而减弱。至7月表层水温达到最高,而底层水温仍在上升。从10月低温季节后,气温持续走低,表层水温快速下降,进而使得下层水体温度下降,直至整个库区水温混合。（3）GA-SVR预测模型可以较好的预测龙羊峡库区的垂向水温和水温结构;加入了辐射因子后,GA-SVR模型较原始预测模型精度更高;通过预测龙羊峡水库水温,发现龙羊峡水库呈现出稳定的年内垂向水温分层结构,水体表层和中层水温存在明显的逐月变化,水库温跃层在7月至8月中旬厚度达到最大且结构稳定;水温分层受气温变化影响显著。（4）在对比坝前,库区上部区域,中部区域,及尾部区域发现,水温结构变化受到水深变化的影响,水深越深,水温分层现象越明显,坝前水位最深,所以坝前水温分层现象最为明显。而在库尾部分,由于水深的递减,水温分层很弱,水温结构不稳定。在对库区水温进行梯度计算时发现,除坝前外,其余各点水温梯度变化均在气温升高的时段最小,在气温下降的时段,梯度变化明显。（5）龙羊峡水库水温坝前垂向分层结构主要分为三种:1-2月及11-12月混合等温型、3-5月的过渡型、6-10月（高温季节）的水温分层明显型。6-8月下旬,在高程约为2560m处出现温跃层,其中7-8月温跃层厚度最大结构最稳定,库底水温呈稳定滞温层。坝前水温分层受气温变化影响显著,在升温时期上层水体吸收热量,上下层温差增大,温度梯度上升易形成温跃层,在降温时期,水体释放热量上下层温差逐渐减小,温度梯度下降,水温逐渐混合。