波浪向近岸海域传播的过程中,由于地形和岸边界的影响,会发生演化、破碎等现象,进而形成波生流场,对近海污染物的输移扩散有着显著的影响。以近岸水动力因素为基础,研究并掌握污染物在近岸海域的输运规律,对保护和治理近岸环境具有重要的理论价值和现实意义。本文以波浪向近岸传播过程中破碎所形成的近岸波流场为动力环境,在忽略波浪沿传播方向的反射效应的情况下,采用数值计算效率相对较高的抛物型缓坡方程模拟近岸波浪传播,进而耦合近岸波生流数值模型对近岸海域波浪传播及其破碎效应所产生的近岸波生流进行了数值模拟,在此基础上对近岸波浪和波生流作用下的污染物输运进行了数值模拟研究。本文首先在直角坐标系下采用矩形网格系统利用描述波浪在近岸传播的抛物型缓坡方程对多种物理模型的近岸波浪传播进行了数值模拟研究,并耦合直角坐标系下的近岸波生流模型对物理模型条件下由于波浪破碎效应所产生的近岸波生流进行了数值模拟研究,进而将数值模型应用于美国Santa Barbara的Leadbetter海岸,对该区域波浪传播及由入射波浪破碎所形成的沿岸流场进行了数值模拟研究,验证分析了直角坐标系下基于规则波浪的近岸波浪传播数值模型及相耦合的近岸波生流数值模型在实际近岸海域应用中的适用性和有效性,对该直角坐标系下的近岸规则波浪、波生流耦合数值模型的工程应用价值做了有益的探索。在实际近岸海域中,由于各种复杂动力因素的影响,波浪传播具有高度的不规则和不可重复的特点,实际上波浪是以不规则波浪或者随机波浪的形式存在。本文随后在直角坐标系下采用矩形网格系统利用以基于线性叠加原理为基础的描述随机波浪在近岸传播的抛物型缓坡方程对物理模型的近岸随机波浪传播进行了数值模拟研究,并耦合直角坐标系下的近岸波生流数值模型对物理模型条件下由于随机波浪破碎效应所产生的沿岸流进行了数值模拟研究,进而将数值模型应用于实际近岸海域,对美国Santa Barbara的Leadbetter海岸的随机波浪传播及该区域由于斜向入射随机波浪破碎所形成的沿岸流场进行了数值模拟研究,验证分析了直角坐标系下基于随机波浪的近岸波浪传播数值模型及相耦合的近岸波生流数值模型在实际近岸海域应用中的适用性和有效性,对该直角坐标系下的近岸随机波浪、波生流耦合数值模型的工程应用价值做了有益的探索。在近岸海域中,地形和岸线分布往往复杂多变,在直角坐标系下采用矩形网格构建数值模型进行数值模拟时,计算域边界与实际边界往往不能相互吻合,从而导致计算误差,降低了计算精度。适体曲线坐标可以实现对曲折边界的无缝拟合,可以依据地形的变化调整网格的大小,且曲线坐标转换一般不会对数值求解方法产生较大影响,是目前计算流体力学领域较为常见的处理复杂边界的数学方法。因此,为实现对相对复杂近岸区域的波流场数值模拟研究,本文以曲线化的抛物型缓坡方程为基础,建立了正交曲线坐标系下的波浪传播数值模型,辅以正交网格系统对复杂边界地形条件下的波浪传播进行了数值模拟研究；随后利用曲线坐标变换的基本原理,从波浪辐射应力等驱动力的概念出发,基于二维浅水方程建立了正交曲线坐标系下的近岸波生流数值模型,耦合波浪传播数值模型,在与波浪传播数值模型相同的正交曲线网格系统下,对复杂边界地形条件下由于波浪破碎所形成的波生流进行了数值模拟研究。近岸水动力对污染物输运有着显著影响。本文最后以近岸波浪及波浪破碎形成的波生流为动力环境,利用曲线坐标变换的基本原理,建立了正交曲线坐标系下近岸波流场中的污染物输运数值模型,对物理模型条件下或实际近岸海域中波流共同作用下的污染物输运进行了数值模拟研究,形成了在正交曲线坐标系下研究复杂边界近岸区域波浪传播变形、波生流及波流场中污染物输运的系统数值模型。