天然河流中的洪水是非恒定流,洪水对桥梁墩台基础的过度冲刷是导致涉水桥梁水毁的重要原因。现有桥墩局部冲刷深度预测理论及方法主要依据恒定流作用下的研究结果而建立的,为有效提升非恒定流作用下桥墩局部冲刷预测精度,本文采用实测洪水资料分析和三维水动力学数值模拟方法,对恒定流及非恒定流作用下桥墩局部冲刷过程及机理进行对比研究,主要内容和结论如下:（1）基于长江及黄河流域典型河流的实测洪水资料,对天然河流洪水的非恒定特征进行了统计分析,发现同一流域内的河道等级越低,洪水流量变幅越大、洪水历时及涨水历时越短,洪水陡涨缓落现象越明显,非恒定性越强,黄河流域洪水的非恒定性随河道等级降低而增强的趋势比长江流域更显著。（2）通过明渠二维水动力数值模拟,提出了明渠均匀紊流充分发展长度预测公式,并验证了非恒定流模拟方法的可行性,发现非恒定流条件下明渠床面切应力峰值早于流量峰值出现,且历时越短、流量变幅越大,床面切应力与流量峰值之间的不同步现象越明显。（3）基于Ansys-Fluent平台构建了包含水流模型和冲刷模型的桥墩局部冲刷三维数值模型。水流模型实现了非恒定流初始及边界条件的准确给定;冲刷模型考虑了斜坡上泥沙临界起动切应力的修正及重力坍塌过程,采用动网格技术实现河床变形。该模型可用于恒定流及非恒定流作用下桥墩局部冲刷全过程模拟。（4）恒定流及非恒定流条件下的墩周局部冲刷均始于床面切应力最大的墩侧75°～105°区域内,并逐步贯穿墩周。墩前区域床面冲刷的主要动力是下降水流和马蹄涡,墩侧区域床面冲刷的主要动力是马蹄涡和侧向水流,而从墩前到墩侧,马蹄涡对冲刷的贡献逐渐减小,侧向水流对冲刷的贡献逐渐增大。恒定流作用下桥墩局部冲刷先快后慢,而在非恒定流较短涨水阶段,局部冲刷先慢后快。（5）在恒定流作用下的桥墩局部冲刷过程中,墩前下降水流强度逐渐增大,墩前马蹄涡强度先短暂性增强再逐渐减小,使得墩前区域床面切应力呈现先增大后减小的变化趋势;墩侧马蹄涡和侧向水流强度均在逐渐减小,使得墩侧区域床面切应力整体呈现减小的变化趋势。在非恒定流涨水阶段,墩前下降水流、墩周马蹄涡和侧向水流的强度随着冲刷的进行均逐渐增大,使得墩周床面切应力整体呈现增大的变化趋势。