内河航运作为综合运输系统和水资源综合利用的重要组成部分，在促进我国流域经济发展、优化产业布局、服务对外开放方面起着非常重要的作用。内河航运具有效率高、费用低、能耗小的特点，已经成为一种重要运输方式。随着我国经济的快速发展，内河运输市场空前繁荣，内河运输业的发展增加了内河的溢油污染风险。长江航道是我国重要的水运物资通道，在三峡库区尤其是变动回水段危化品港口码头数量的增加使危化品船舶和油轮数量随之增长，船舶流量大增导致水上交通安全隐患增加，船舶发生各种碰撞事故使溢油污染风险更为突出。溢油污染对人类的生命、物质财产和生态环境造成了重大的威胁。因此事故发生后，科学预测溢油漂移扩散特征并及时找到污染源头采取应急处理措施具有重要意义。目前溢油研究大都基于海上、河口区域溢油事故，而针对内河航道溢油的研究相对较少。
　　本文以三峡库区的典型河段为研究区域，使用Fortran语言建立了平面二维水流数学模型、河流溢油扩展漂移数学模型和溢油污染源逆时追踪数学模型。模型的建立为库区溢油污染防治和模拟预测提供重要的理论，为建立河流突发性溢油事故风险评估和决策管理系统提供强有力的技术支持。主要研究内容如下：
　　（1）建立平面二维水流数学模型，介绍了二维水流数学模型的基本方程、方程求解方法、边界条件及其处理方法和坐标网格的生成。采用实际河段长江洛碛段的实测资料对平面二维水流数学模型进行了水位、流速分布和浮标流速流态验证，从而确保模型的模拟精度和准确性。二维水流数学模型的建立为溢油模型提供了流场基础。
　　（2）以油粒子模型为基础建立溢油扩展漂移数学模型，将溢油的行为和归宿表达嵌入溢油污染数学模型架构，将二维水流网格的流速值插值到每个油粒子，利用概化水槽溢油动水试验基础数据对模型进行率定和验证，最终构建能有效反映复杂水流条件下不同河岸边界组成的溢油扩展漂移数学模型。通过模型预测溢油在水中的漂移扩散运动轨迹，模拟溢油扩散形状及其变化。
　　（3）基于溢油扩展漂移模型建立溢油逆时追踪模型，通过改变溢油模型实现溢油扩展漂移预测程序的逆向运算。根据特定地点所观察到的油污情况逆推溢油的可能来源，反演溢油的漂移路径，并确定溢油污染源的位置。最终构建适合于内河航道特性的能综合反映复杂河道形态、复杂水流条件下的溢油逆时追踪数学模型。
　　（4）将溢油扩展漂移模型和溢油逆时追踪模型应用到实际河段中，选取三峡库区常年回水区奉节段和变动回水区洛碛段进行溢油扩展漂移数值模拟和逆时追踪数值模拟，得到三峡水库典型运行工况、不同溢油组合情况下的溢油污染行为过程，分析溢油扩展漂移模型和溢油逆时追踪模型的数值模拟效果，验证模型的可行性和适用性。