海岸工程大多在浅水地区,浅水区波浪的非线性强,形式比较复杂,因此,近岸浅水波的传播和变形的数值模拟难度较大,也是海岸工程及离岸工程的设计、施工和管理中的重要内容。本文对浅水非线性波模型的若干基础问题进行研究。浅水波主要分为色散波和长波。对于色散波本文研究了基于Boussinesq方程的动边界处理,波浪破碎等问题。本文系统地分析评价了目前Boussinesq类方程的研究进展,介绍了各种基于Boussinesq方程的波浪破碎模型。本文采用Madsen和S?rensen(1992)得出的弱非线性的一维Boussinesq方程为基本控制方程,模型中采用了高精度紧致差分格式离散方程;为处理动边界,采用了“窄缝法”,并对窄缝参数的选择进行了优化;同时,分别用能量耗散模型、湍流模型和水滚模型对波浪爬坡破碎过程进行数值模拟,通过实验数据加以验证并进行分析比较,各个破碎模型能够很好的模拟孤立波在爬坡过程中波前逐渐变陡,破碎后波形不断衰减的现象,波浪传播到陆地上,窄缝内的波能够继续传播。对于本文所采用的方程,用能量耗散模型得到的计算结果与物理实验结果基本一致,效果好于湍流模型和水滚模型。数值实验表明本文数学模型具有较好的色散性和较小的耗散性,域内源项造波和边界处理效果都很好,对于动边界的处理和破碎的模拟也较令人满意。本文同时对一维、二维长波运动方程进行了研究,建立了以长波运动方程和对流扩散方程为基础的水流、水质模型,并通过验证,结果表明本文的模型是可靠的。运用水流、水质模型对永定新河河口建闸前后河道、河口及近岸海域的水流、水质进行数值模拟,对建闸前后河道、河口及近岸海域水环境状况,建闸后不同开闸频次对河道、河口及近岸海域水环境进行了分析比较,分析建闸对河道、河口及近岸海域水流、水质的影响,以及提出减少建闸对环境影响的一些措施建议,为本项目的环境评价提供可靠的依据。