近岸物质输运涉及海洋环境和泥沙运动两大重要问题,其范围可达数十甚至数百公里。近岸物质输运的核心动力为近岸海水的流动,该流动包含了潮流、波浪引起的波生流和风生流等不同海洋动力要素的非等量贡献。构筑适应大范围近岸物质输运数值计算的水动力平台,成为近岸物质输运研究关注的热点。已有研究中,风生流可通过在潮流模型中加入海面边界条件加以考虑,而考虑波生流的近岸流场模拟现有两种方法：一种是近岸波流统一模型,如基于Boussinesq方程的波生流统一模型[122],另一种是利用独立的近岸波浪模型计算波浪辐射应力等影响参量,再将其作为驱动因素添加到潮流场中,即为耦合模型。现波流统一模型在实际应用中仅适合于较小范围计算；而耦合模型可以考虑波浪一潮流的相互影响,又可适应于近岸大范围海水的流动模拟,是研究大范围波流耦合的现实途径。大范围波浪模拟的控制方程主要为波谱平衡方程,而考虑波浪绕射则需要增加光程函数方程等进行联合求解。此外在数值计算中为实现波浪和潮流参数的直接交互,采用同一非结构化网格是便捷有效的方法；同时有限体积法能保证参量在非结构网格下离散时的通量守恒。目前尚缺乏将基于非结构化网格的有限体积法应用于上述波浪模型的相关研究。同样在考虑波生流的近岸流场模拟研究中,迄今也尚未见利用上述波浪模型与潮流进行耦合的相关研究。本文在非结构网格下,构建了一个考虑波生流影响的大范围近岸海水流动的耦合模型；并在该水动力平台上结合物质输运方程及粒子追踪方法,构成保守物质输运模型,对实际海域的保守物质输运过程和特征粒子迁移规律进行了应用研究。(1)基于修改后的波谱平衡方程和光程函数方程,建立了近岸大范围波浪模型。模型可考虑波浪绕射效应。波谱平衡方程采用算子分裂法分步数值求解,变量的空间离散则基于非结构网格采用有限体积法求解。波浪模型考虑了非均匀流场对其传播变形的影响,且波浪参量离散基于交错控制体,为后续与非结构流场模型的耦合提供了参量交互条件。通过多个实例验证了模型的精度和适应性。(2)耦合三维流场模型与非结构波浪模型,得到近岸波流耦合模型。波浪、潮流及参量交互过程基于同一非结构化网格离散,计算效率较高。模型中流场考虑了波致辐射应力、波浪紊动及波流边界条件等因素,而波浪场则考虑流场的流速、流向及水位等条件影响。在波致辐射应力项中引入三维计算公式来研究波生流的垂向结构,同时模拟了理想和实际环境下的波生流场形态,以及波流耦合过程。结果表明波浪破碎会在近岸产生不同形态的波生流场,辐射应力的平面和垂向分布不均会引起平面及垂向环流。(3)将近岸波流耦合模型与物质输运方程结合,得到近岸波流耦合下的保守物质输运模型。采用该模型,计算了纯浪、纯流以及浪流共同作用下保守污染物的迁移扩散问题,并进行了对比研究；模拟了不同条件下的污染物离散系数、迁移扩散过程,研究了波生流对近岸物质输运的影响。结果表明：波浪对污染物扩散的影响和流场在同一个数量级,近岸波浪破碎后产生的沿岸流场是污染物近岸输移的主要影响因素之一。(4)结合粒子追踪法,将波流耦合下的近岸物质输运模型应用于大连湾及琥珀湾两个实际海域中,主要研究了近岸保守物质输运的规律。在大连湾海域,模拟计算的内容包括：耦合水动力场、余流场、特征粒子的迁移轨迹、保守污染物的输移特征和规律以及人工岛建设对湾内物质输运的影响。模拟得到：波生流对湾内流场影响较小,潮流是湾内污染物向外迁移的主要动力。保守污染物主要随潮致余流的方向迁移,湾南部及湾内各个子湾水域污染物易在湾内滞留。不同方案的人工岛对湾内不同区域的物质输运的影响不同,其尺度、形状和位置需进一步优化。在旅顺琥珀湾海域,研究内容主要是琥珀湾现状条件下污染物的输移特征和规律,以及在湾底增加人工潮流通道后对湾内物质输运的影响。研究表明：波浪主要在琥珀湾口外近岸海域发生破碎,并形成波生流场,只会对近岸局部流场产生一定影响。琥珀湾口处的水动力较强,此处的粒子及保守污染物均会较快迁移出湾外,湾中和湾底处保守污染物及粒子迁移出湾外时间较长,且易在湾底滞留。湾底增加人工潮流通道后,可增加湾内的纳潮量,会明显促进湾内污染物的向外输移,对湾底及湾内西北部浅水区域的作用最为明显。