据2019年统计,我国水库总库容约为8983亿m~3,与2013年相比库容损失达340亿m~3,其中泥沙淤积是其最主要原因。由于北方水库水资源紧缺,利用空库挖沙等机械清淤方法的清淤能力有限、成本较高,而利用多库联合调度塑造异重流清淤所需要的时空条件和动力条件严格,多数水库难以实现。为此,本文提出在水库漏斗区底部架设固定管道,定期射流冲蚀淤积泥沙形成人工异重流排沙的清淤方法。通过水槽模型试验及理论研究,探究了固定管道射流冲蚀沙床的物理过程、坑体冲蚀规律以及浑水异重流后续运动规律,并在王瑶水库开展了现场清淤测试。本文主要的研究工作和结论如下:（1）设计开展了埋设管道平面射流冲蚀沙床的模型试验,探究了不同射流因素及沙床边界条件下的冲蚀过程及异重流排沙效果,分析了冲坑形态尺寸在不同试验变量下的变化规律及异重流运动特性。结果表明:冲坑形成过程分为三个阶段,冲蚀深度变化随时间逐渐变缓,冲坑二维形态相似,上下游坡面不对称,整体向下游发展;射流与沙床存在一定负角度和埋深,较小的沙床坡度和各喷嘴列冲蚀形成独立冲坑的情况下,冲蚀效率较高;射流冲蚀起动泥沙并由水流卷吸形成浑水异重流,其实测浓度远大于水流挟沙力,实现了较高浓度的含沙水流远距离输移,具有较高的输沙效率。（2）在模型试验基础上,利用浅水流动理论对深水环境下底部浑水射流形成的异重流运动规律进行了理论模拟分析,结果表明:底部浑水射流形成异重流以后,其厚度变化随异重流的运行距离增加而逐渐增大;受环境水阻力的影响,异重流的运动速度及密度迅速减小并逐渐趋于稳定;射流浑水与环境水接触后迅速掺混,水流紊动加剧,湍动能迅速增加,随后逐渐减小耗尽。（3）依据水槽试验和理论分析结果,以及王瑶水库淤积情况的充分调研设计改造了清淤船,完成了射流冲蚀塑造异重流清淤测试。现场测试结果表明:受射流湍流强度的减小及有水草生长区域底部淤积泥沙中富含有机质的影响,固定射流的冲蚀范围和深度有限,但冲蚀坑体形态尺寸易于保持;冲蚀过程中的表层浑水浓度测量结果约10kg/m~3,远高于水槽模型试验所测结果;作业过程中浑水异重流可输移泥沙至坝前漏斗区,证明其具备实际应用价值。