在对近年来国内外三维紊流计算的有关文献进行了细致的分析研究基础上，本文将三维紊流计算中常用的σ坐标变换加以改进，引入垂向分层系数k₀，采用σ=k₀ （z-η）／D的变换方法，以期更好地与实际地形相匹配，改善常见σ坐标变换数学模型在地形复杂地区容易发散的问题，并给出了k₀的确定方法。根据上述思想，从雷诺方程出发，采用静压假定和包辛内斯克的紊动粘性系数假说，建立了新坐标系中的紊流控制方程组，同时给出了对物质输运过程具有代表性的盐度输运方程、相应的边界条件及完整的推导过程。分析了在新坐标系下应用k-ε模型可能存在的问题，并从模型的特点出发，以对数流速分布为基础，导出了垂向紊动粘性系数的分布公式。 采用有限差分法对新坐标系中的模型控制方程进行了数值离散，根据差分格式编制了相应的计算程序。分别对垂向二维恒定流的垂向流速分布，实验水槽三维恒定流的垂向流速分布与横向流速分布进行了计算，将计算结果与相应的实测资料以及理论结果对比分析，证明了模型的可靠性。在实验水槽恒定流的计算中，根据壁面函数法的基本原理，对槽底及壁面的边界条件做了相关的专门处理；并根据实验水槽恒定流的水力特性，导出了摩阻流速计算公式。 以地形复杂的瓯江河口局部海区为例，分别采用给定恒定流以及实际潮流过程作为边界条件，对水流盐度过程采用不同的k₀形式进行了计算，给出了潮位过程、平均盐度过程以及流场的逐时计算结果，将计算结果与相应的理论结果、实测资料以及大范围二维数学模型的计算结果进行了验证及细致分析，得到了较为满意的结果。 深入系统的总结了论文工作中有待进一步深入研究的问题，提出可能的解决方案，并探讨了后续的研究发展方向。 本文的主要创新之处在于： 1．引入垂向分层系数k₀，σ坐标变换加以改进，建立了新的完整的水流盐度数学模型，并给出了完整的推导过程； 2．在对新坐标系中k-ε模型进行细致分析的前提下，以对数流速分布为基础，采用新的方法导出了垂向紊动粘性系数的分布公式，并与传统的公式相比较，证明了其正确性； 3．采用有限差分方法对新建的数学模型进行了数值离散，通过稳定性对比分析证明了其可靠性，编制了完整的计算程序； 4．作为对新建数学模型、差分格式以及计算程序的检验，结合理论分析及实测资料，对实验水槽中的三维流动，以及殴江河口局部复杂海区的潮流盐度过程等多种工况进行了验证计算，取得了较为满意的成果。