挟沙水流的运动规律是泥沙运动力学中最基本、最重要的研究课题之一。应用两相流的观点和方法，研究固液两相各自的运动规律及其相互作用，对深入认识挟沙水流运动的内在机理，推动两相流理论的不断发展具有重要的意义。本文采用理论分析和试验研究两种手段，对悬移质颗粒本身的运动特性及其与水流运动的关系进行了系统的研究。通过对细小颗粒在剪切流场中运动方程的Fourier分析，得到了颗粒脉动强度和流体脉动强度之间的定量关系，表明颗粒粒径、颗粒密度、流速梯度以及紊动场含能旋涡的特征频率是影响颗粒脉动强度的主要因素，首次从理论上证明了在一定条件下，颗粒在纵、垂向的脉动强度均会超过相应的流体脉动强度，为已有的实测资料提供了合理的解释。从两相流运动方程出发，研究了细小悬移质颗粒的存在对水流脉动强度的影响。在明渠二维恒定均匀流条件下，经过适当简化和假定得到的结果表明，悬移质运动起到减弱流体紊动强度的作用，制紊作用随参数 的加大而增强。为研究粒径较大的悬移质颗粒的运动规律，开发了基于图像处理技术的PTV测速系统。该系统具有可靠的精度，能同步量测全剖面的颗粒瞬时运动信息，为悬移质运动量测提供了崭新的技术手段。应用所开发的PTV系统，对6种粒径的轻质颗粒(γs=1．056，D=0． 1～1．5mm)和4种粒径的重颗粒(γs=2．65，D=0． 1～0． 3 mm)在恒定均匀流条件下的运动进行了量测。对不同容重、不同粒径的颗粒在不同水流条件下的垂线浓度分布、平均速度和脉动强度分布、相关函数及脉动速度的概率密度分布等进行了全面系统的统计分析，得到的 中文摘要主要成果如下： ．垂线浓度分布可由Rouse公式来描述。轻质颗粒在整个水深内 有pZI，悬浮指标实测值和理论值之间的关系符合扩散理论的 第二近似解。由于床面附近颗粒受到离散力的作用，近底区浓度 分布趋于均匀。在 0．Zh以上，有 p。l。重颗粒（D 5 0．3mm）在整个 水深内基本上有p叫。－ ．颗粒的平均速度分布遵循对数公式。在本文的试验条件下，卡 门常数。。0．39，积分常数B。4刀，和颗粒容重、粒径关系不大。 ．床面附近，颗粒脉动强度大于流体的脉动强度，且粒径越大， 脉动强度越大。频繁的碰撞作用和很大的流速梯度是增强颗粒脉 动的两大主要原因，其对轻颗粒的影响大于对重颗粒的影响。在 靠近水面处，颗粒脉动强度小于流体的脉动强度，随粒径增大， 脉动强度减小。同一粒径重颗粒的脉动强度小于轻颗粒的脉动强 度，且粒径越大，差别越显著。 ．0．lmm轻颗粒的纵、垂向脉动速度相关一面切．‘的分布和清水 的紊动切应力分布形状相近，较大粒径颗粒的分布则有明显的偏 离，重颗粒的偏离更显著。 t 颗粒两个方向脉动速度的相关系数一忑切’沿水深的分布呈一 倒“C”形。相关系数随粒径的增大而减小。 ＠纵向脉动速度概率密度分布的偏态系数0＜0， 峰态系数 Ce。3。垂向脉动速度的Cs＞o，峰态系数Ce＞3。联合概率密度 主要沿一u＋v和十u—v方向分布，粒径较小的颗粒更为明显。概率 密度的分布规律和紊流大尺度结构运动特点是相符的。