水动力效应对污染物在水体中的输运发挥了重要的作用，因此倍受从事水环境保护领域研究者的关注。而数值模拟是目前解决这类问题的有力手段之一。近些年，贴合几何边界能力极强的非结构网格在水环境数值模拟中得到了越来越广泛的应用，并逐渐成为环境水力模拟中的主流方法之一。但是对非结构网格下的高精度数值模拟还尚不成熟。因此，建立计算精度较高，数值稳定性能良好的计算格式是一项十分迫切与有意义的研究课题。 本文从该类研究的难点入手，首先提出了水流及物质输运模拟中两种适合于非结构网格计算的高阶对流项计算格式，并以污染物对流扩散方程等算例为平台分别研究了它们的数值特性。针对以污染物扩散输运为主的湖泊、水库以及平原河网等水动力较弱的水域，深入研究比较了多种扩散通量计算方法，并指出简化法向导数法和超松弛校正法最合适扩散通量的计算。为进一步提高计算效率，还提出了非结构网格下忽略交叉扩散项的压力校正算法，并在二维、三维非结构网格下与其它多种压力校正算法作了比较。结果表明，忽略交叉扩散项的压力校正法是非常值得推荐的一种算法。紧接着将提出的非结构网格高精度数值方法应用于湄洲湾潮流和污染物输运以及丁坝绕流模拟当中。而在后者的应用中还提出的新的水深平均二维显格式代数应力模型，并和传统的显格式代数应力模型以及к-ε紊流模型进行了比对，结果表明建立的新的代数应力模型具有更好的预测结果。针对复杂分层环境下的污染物输运规律，建立了新的显格式被动标量通量代数应力模型，并将该模型与计及浮力效应的显格式雷诺应力代数模型相结合导出了高阶格式下的湍浮力显格式代数应力通量模型，并对实验下的分层剪切流和分层剪切绕流进行了数值模拟，计算结果表明显格式代数应力通量模型无论在剪切温分层流中还是在剪切温分层绕流中，其模拟结果均和试验值吻合良好，很好地体现了分层流动中的各向异性效应。