冲积河流过程的水流、泥沙运动与河床之间存在的复杂相互作用具有多种特征时间尺度。现有冲积河流水沙数学模型在不同程度上忽略了水流、泥沙运动及河床之间的相互作用,成为重要的不确定性来源。本文建立普遍适应于挟带推移质和悬移质、均匀沙和非均匀沙的冲积河流多重时间尺度理论,定量研究水流、泥沙与河床之间相互作用机制。通过对水-沙-床相互作用时间尺度的分析,结合典型推移质输移数值实例研究,揭示推移质水流挟沙力概念、饱和与非饱和数学模型、水沙耦合与非耦合数学模型的适应性。本文从水沙两相流基本的质量和动量守恒律出发,推导了充分考虑水-沙-床相互作用的水沙耦合非饱和输沙数学模型的控制方程组(双曲型偏微分方程组)。为准确求解双曲型偏微分方程组数值解,采用有限体积法离散控制方程组,用具有总变差最小特性(Total Variation Diminishing:TVD)的SLIC方法(Slope Limited Centred scheme)求解数值通量。应用特征线理论,将偏微分方程组转化为特征线上的常微分相容方程,定义了普遍适应于推移质与悬移质、均匀沙与非均匀沙的冲积河流过程时间尺度,主要包括：泥沙运动向水流挟沙力调整相对时间尺度；河床冲淤变形相对时间尺度。推移质调整相对时间尺度分析和典型推移质输移数值实例研究表明,扰动使推移质偏离水流挟沙力出现非饱和输沙状态时,推移质能在较短距离内调整回到饱和输沙状态；扰动越大,调整所需距离越长。一般而言,可采用水流挟沙力经验公式近似估算推移质输沙率或含沙量大小。尽管如此,推移质饱和模型仍会带来较大误差；因此,应优先采用非饱和数学模型。本文对季节性河流(Nahal Yatir)与常年性河流(Oak Creek)推移质输移过程进行了数值实例研究。以纯水力参数为参考时,山洪过程在Nahal Yatir观测到的推移质输沙率是Oak Creek近似恒定流条件推移质输沙率的成千上万倍。推移质调整相对时间尺度分析表明：山洪条件下极强推移质输移过程能很快调整到水流挟沙力状态。合理考虑两条河流床沙特性时,两条河流差异成千上万倍的推移质输沙率能被很好地统一起来。这不仅为在半干旱地区季节性河流观测到的山洪极高推移质输沙率为何可近似地用为恒定流建立的推移质输沙率公式描述提供了理论依据,而且也为本文揭示的推移质调整规律提供了直接的野外观测数据支持。河床变形相对时间尺度分析,以及水沙耦合与非耦合模型数值结果的直接对比表明：推移质运动导致的河床变形对水流演化反作用有限,传统水沙非耦合数学模型近似适应。目前,非均匀泥沙输移模拟不确定性的重要来源是对河床活动层下界面泥沙组份缺乏物理基础的假设性估计。本文提出了具有物理基础的活动层下界面泥沙组份估算关系式,通过典型推移质输移的数值实例研究对其进行了初步验证,揭示了其相对于传统假设关系式的优势。