准确描述近岸区波浪变形是海岸工程确定设计波浪要素的重要环节,有重要的理论和工程意义。发展各种波浪数学模型,特别是基于非静压方程的波浪数学模型,成为国内外近年来研究波浪变形的重要手段。本文通过改进非静压波浪模型SWASH,建立了一套完整描述近岸波浪传播变形三维数学模型,并将该模型应用于实际工程波浪变形计算中。论文的主要研究内容和结论如下:引入不同形式的源函数并结合改进的海绵层消波方法,在非静压模型中实现了无反射域内造波,并讨论了不同形式源函数对模型稳定性以及计算波形准确性的影响。结果表明,采用分布源进行数值造波时,模型稳定性和模拟波形准确性均优于线源。结合源函数造波方法提出了非均匀波浪边界造波方法,并通过该方法实现了相位平均的大范围波作用谱波浪模型和求解相位的小范围非静压波浪模型的耦合。理想算例结果表明,耦合模型可以获得较为准确的波高、周期以及波浪谱,可以更为合理地描述波浪从大范围区域向小范围区域的传播。将描述孔隙介质中流体运动的Darcy-Forchheimer运动方程引入到三维非静压波浪模型中,实现了波浪与孔隙结构相互作用的数值模拟。波浪与孔隙结构相互作用数值计算与实验结果的对比表明,所建模型可合理地反映孔隙防波堤周围波浪的部分反射、波浪透射以及波浪绕射等复杂的综合波浪变形过程。采用破碎波波前静压假定并引入波浪破碎模型以减少非静压模型模拟破碎时垂向所需要的网格数,进一步完善了非静压模型在近岸浅水区破碎情况的模拟。数值算例与实验结果对比表明,所建模型在垂向划分较少网格时仍可较好地描述波浪在近岸浅水区发生的破碎。将建立的非静压模型应用于实际工程港内泊稳条件波浪计算中。波浪数值模拟与物理试验结果的对比表明,数值模型较好地反映了波浪通过口门传播进港内发生的折射、绕射、直立式码头和防波堤前的反射以及波浪进入港池后的多次反射叠加等复杂的波浪变形过程。