خلیج گرگان در جنوب شرقی دریای خزر واقع شده است و آب دریای خزر وارد خلیج می شود. خلیج گرگان دارای مساحتی حدود 450 کیلومتر مربع می باشد که تنها مرز باز این خلیج، مرز آشوراده در قسمت شمال شرقی خلیج است که خلیج را به دریای خزر متصل میکند. اختلاف تراز آب در خلیج گرگان ناچیز است و جزر و مدی نمی باشد. در این مطالعه، خلیج گرگان از لحاظ کمی و کیفی مدلسازی شده و رفتار آن تحت سناریوهای کیفی مختلف ارزیابی شده و کیفیت آب خلیج گرگان طی 29 سال آینده مورد بررسی قرار میگیرد. در این مطالعه از نرمافزار مایک 21 برای انجام مدلسازیها به صورت دو بعدی استفاده میشود. ابتدا مدلسازی هیدرودینامیکی خلیج انجام شد. یکی از ملزومات مدلسازی هیدرودینامیکی، عمق اب است که از طریق انجام عملیات هیدروگرافی در خلیج گرگان محاسبه شد. در ادامه، شوری خلیج گرگان مورد مدلسازی قرار گرفت. نظر به اینکه شوری پارامتری پایدار است لذا از زیربرنامه tm در مایک که قابلیت مدلسازی فرآیند پهن رفت-پخشیدگی را داراست استفاده شد و با کالیبره نمودن مدل شوری بطور همزمان، مقدار ضریب مانینگ و ضریب پخش رودخانه به ترتیب برابر 025/0 و 50 (d: متر مربع بر ثانیه) محاسبه شدند. نتیجه صحت سنجی مدل شوری بیانگر درصد خطای میانگین حدود 3 درصد میباشد. نحوه پخش آلودگی در خلیج، با اعمال منبع آلودگی پایدار بصورت نقطه ای در 6 نقطه مختلف از خلیج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 9/99 درصد آلودگی تا فاصله 100 متری از خلیج توسط فرآیند ترقیق کم می شود. سپس مدلسازی اکسیژن محلول، آمونیاک، نیتریت و نیترات با استفاده از زیربرنامه ecolab در مایک انجام شد. به منظور انجام مدلسازی، ابتدا آنالیز حساسیت روی پارامترهای مدل انجام شد و پارامترهای مهم جهت کالیبراسیون مدل انتخاب شدند و مدل کالیبره و صحت سنجی شد. نتیجه صحت سنجی بیانگر درصد خطای میانگین پارامترهای اکسیژن محلول، آمونیاک، نیتریت و نیترات به ترتیب حدود 3، 4، 3/6 و 37 درصد بود. سپس مدلسازیها تحت 4 سناریوی مختلف بار آلودگی ناشی از آبزی پروری در خلیج گرگان (سناریو1: ابزی پروری در 6 ماهه اول سال، سناریو 2: آبزی پروری در 6 ماهه دوم سال، سناریو 3: آبزی پروری در طول سال و سناریو 4: پرورش فیل ماهی طی 3 سال) انجام شد و کیفیت آب خلیج طی 29 سال آینده تحت سناریوهای مختلف ابزی پروری و مقادیر مختلف آبزی پروری در هر سناریو مورد بررسی قرار گرفت. مکانهای اعمال آلودگی شامل مکانهای مناسب آبزی پروری در هر سناریو بود که قبلا توسط مطالعات انجام شده در خلیج تعیین شده بودند. در نهایت رفتار خلیج گرگان تحت هر سناریو تعیین شد.