波浪是海洋中的重要动力因素，在海岸工程结构物的设计、近岸海域物质的输运模拟中都需要考虑波浪的影响。波浪在向海岸线的传播过程中，由于地形的变化会发生折射、绕射、浅化、非线性变形甚至破碎产生近岸流以及在结构物附近的反射等，基于Boussinesq类方程的浅水非线性色散波模型可以较为准确模拟水波的这种复杂运动，近年来得到了快速的发展，并在海岸工程设计中的波浪后报，波生流的数值模拟等方面得到了较为广泛地应用。为了进一步改善Boussinesq类方程的非线性和色散性，一些高精度的Boussiensq类方程中引入了高阶偏导数项或增加了求解方程的个数，使得方程的数值求解过程中存在边界处理困难及求解效率降低的问题。另一方面，由于Boussinesq类方程是一种相分辨的方程，可以利用基于该类方程的模型来研究近岸区域的波生流问题。本文研究主要将针对这两方面的内容展开。为了在不引入高阶项的同时，改善Boussinesq类方程的非线性和色散性，使其精度得到提高，从三维水波运动的Euler方程出发，通过改变方程中代表速度的形式，推导出了一组含有五个自由参数的低阶Boussiensq类方程，并对该方程的特性进行了理论分析，采用最小化整体误差的方法对方程中的自由参数取值进行了优化。理论分析和数值模拟实验表明，用优化后的代表速度，对Boussinesq类方程的非线性和色散性有一定的改善。下Sc，h推f对fe改导r和善出了M低a阶一ds组eBno低提us阶出sin的的es B改q类方程的非线性的方法进行了进一步系统的研究，对ou进ss方ine程sq特类性方的程方，法用进扩行展了后扩的展方。法在对基该于方ε=程O的(非)线假性定进行了改进，得到了一组改进了非线性的低阶Boussinesq类方程。该方程的理论分析和模型的数值实验表明，本文改进的方程相比改进前的方程及Wei等所得的方程，非线性特性有了明显地改善，方程的适用范围得到扩展。采用有限差分方法对改进方程进行了数值离散，时间上采用四阶预测-校正格式，并引入了源项造波、开边界前加“海绵层”吸收波浪及窄缝法模拟动边界等数值技术。采用Von Neumann稳定性分析法对离散格式的稳定性进行了分析。采用解析解、实验结果及其他数学模型的结果对所建立的模型进行了验证，结果显示本文所建立的数学模型稳定、可靠、精度高。为了将所建立的模型进一步应用于近岸破波区波浪传播和波生流问题的研究中，加入了波浪破碎模型、亚网格湍流混合模型及底摩阻。采用实验数据对所建立的模型模拟波浪破碎的能力及精度进行了验证。结果显示，模型可以很好地模拟不同类型的波浪破碎。利用所建立的模型研究了地形变化对波生流流场的影响。结果表明，地形沿岸方向的不均匀分布对波生流流场分布、大小及发展有一定的影响。