海岸防护工程或水下养滩工程会引起波浪的绕射和折射,并改变沿海地区的水动力情况。在实施方案前需要对这些工程可能造成的影响进行预测和分析。数值模拟是较为经济可行的方法之一。本文按照模型的发展历史回顾了沙质海岸数值模型的分类及研究进展,重点综述了基于过程的开源区域模型XBeach的发展现状及存在的问题。在此基础上,提出了一个XBeach模型的扩展版本,通过借鉴谱波模型SWAN中的方法,在XBeach波浪作用平衡方程中引入一个考虑绕射效应的参变量,以提高波浪绕射作用下波浪场、流场和岸滩演变的预测精度。在扩展的模型中,还测试了可选的破碎指标和泥沙起动临界速度的计算公式,以达到较好的模型-数据一致性。将模拟结果与固定和移动海床的物理试验结果进行对比,对扩展模型的有效性进行验证。计算得到的波高、波生流场和滩面演化与实测结果吻合较好,从而证明了扩展模型对波浪绕射效应的数值模拟能力。基于相对平均绝对误差的模型性能评价方法,建立新的评价指标分析计算网格精度及角度分辨率对绕射波高计算精度的影响。指出利用改进后的XBeach模型进行考虑绕射效应的数值模拟时,网格精度不应低于1/8倍波长,同时给出了部分网格精度条件下适宜的角度分辨率设置,为模型应用奠定基础。同时利用显式方法替换隐式色散关系求解波长以节省计算耗时,并验证了该方法的可行性。最后,依托改进的XBeach模型建立了考虑工程量的离岸堤群防护效果评价体系,同时在特定条件下对口门宽度及离岸堤高度对平直沙质海岸可能产生的影响进行了模拟和分析,并给出了该条件指标下的最优方案。