水场景的仿真广泛应用于电脑游戏、影视特效、科学计算可视化以及军事模拟和训练等领域，是计算机图形学的一个热点问题。本文是苏州某管理部门开发的“虚拟太湖流域”项目中的一个子课题，主要内容是在PC平台上实时模拟太湖水场景，包括水面渲染、水下光学效应模拟以及水草动态效果的模拟。为了使水面自然地与风速交互，将统计波模型引入湖面渲染。统计波模型通过逆向快速傅里叶变换IFFT将频域位移变换到空域来偏移水面网格点。为了提高渲染效率，提出了基于纹理的方法在GPU上实现FFT，同时采用四叉树分块的方法来优化水面网格。对于水下光学效应，提出了高效渲染水下刻蚀和光束的方法。将刻蚀图技术引入水下光照的渲染，结合FFT水面的周期性对刻蚀图进行改进，通过投影纹理技术渲染水下刻蚀，基于光照体或光线行进的方法模拟水下光束。光束和刻蚀的渲染全部在GPU中执行，在保证真实感的同时又提高了渲染效率。针对目前水生植物动态效果研究比较少的情况，提出了基于粒子系统和刚体转动理论的方法模拟水草与外力的交互，采用GPU与CPU相结合的方法提高渲染效率。本文充分利用GPU的加速功能，实现了太湖水场景的实时模拟，取得了较真实的仿真效果和较高的帧速，满足了课题的需求。