散粒粗糙床面明渠水流在自然界中广泛存在,粗糙颗粒通过影响水流结构过程,进而对明渠河床阻力、泥沙输移和水生生物栖息地分布产生重要影响,但目前相关研究仍较薄弱,亟需展开分析。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,基于PIV水槽试验资料,开展了非均匀散粒粗糙床面的明渠水流结构研究,分析了时均流速的分布特征,探讨了紊动特性参数的变化规律。主要研究成果如下:（1）非均匀散粒粗糙床面明渠水流水力特性可分为粒间区与颗粒区,摩阻流速*u、阻力系数f和理论零点在两个区域具有显著差异;*u在粒间区普遍偏小,在颗粒区与粒间区沿程总体均先减小再增大,来流量Q、水深h和底坡i的变化不改变*u的沿程变化趋势;f在颗粒区总体偏小,在颗粒区与粒间区均总体先减小后增大;理论零点在颗粒区位于颗粒顶部附近,沿程先升高再降低,在粒间区位置低于颗粒顶部,总体呈降低-升高-降低-升高的趋势变化。（2）粗糙颗粒对流速分布的影响方面,颗粒主要影响2倍颗粒粒径水深范围内的纵向时均流速;粒间区的水流整体在靠近颗粒时减速,远离颗粒时加速,根据粒间区的水流加减速情况将粒间区划分为5个区域,即下游减速区、下游加速区、中间区、上游减速区和上游加速区。（3）紊动强度u’、雷诺应力R、紊动能k变化规律方面,颗粒对u’、R和k的主要影响均为2倍颗粒粒径水深范围;u’、R、k均整体呈条带状分布,从床面向水面先增大后减小。u’、R和k各自的垂线最大值与平均值沿程变化趋势一致,平均紊动强度u’meax在粒间区与颗粒区均沿程先增大后减小;平均雷诺应力Rmeax在粒间区沿程先增大再减小,在颗粒区先减小后增大;平均紊动能kmeax在粒间区与颗粒区均沿程先增大后减小。（4）流量、水深和底坡对紊动特性参数的影响方面,u’、k及R的绝对值均随Q的增大、h的减小或i的增大而增大。涡粘性系数νt与混掺长度l均沿水深呈先增大后减小的变化规律;νt随Q的增大而增大,随h的增大而减小,随i的增大而增大。（5）邻近剖面颗粒的阻水作用导致水流发生绕流,对粒间区中部的时均流速结构和紊动参数产生影响,包括使粒间区中部的流速分布混乱、*u增加、阻力增加、理论零点升高、紊动强度和紊动能增大、雷诺应力为负、涡粘性系数与混掺长度减小。