推移质泥沙起动对泥沙运动力学的理论发展和河床演变趋势的预测具有重要意义。本文基于高速摄影技术,辅以小威龙流速仪测量断面流速分布,开展了泥沙起动和遮蔽试验,并结合统计理论,分析研究了均匀沙起动概率、非均匀沙起动概率以及上游颗粒遮蔽作用下起动概率,揭示了泥沙起动的随机性规律。主要研究内容和成果如下:（1）均匀沙起动概率水槽试验。通过对均匀沙不同暴露角及不同水流条件下单颗粒泥沙起动概率水槽试验观测及统计分析,建立了不同暴露角条件下泥沙起动概率与水流强度间的关系,在此基础上构建了考虑水流紊动作用和泥沙位置随机性的泥沙起动概率半经验公式。通过与Einstein、Engelund等公式分析比较,泥沙起动概率概念明确,床面泥沙起动等待时间和起动持续时间观测准确,公式理论推导过程合理,计算结果符合实际。通过分析比较不同起动模式的起动概率理论公式与基于试验观测的经验公式发现,基于滚动起动模式推导的理论公式更接近经验公式。采用起动概率作为量化起动标准,建立了反映泥沙起动随机特性的起动流速公式。经与实测资料对比验证,计算值与实测值整体符合良好,且本文公式具有更高的精确度。在此基础上,对不同学者的观测数据进行了量化分析,其无量纲起动切应力的取值范围介于0.016～0.051。（2）非均匀沙起动概率水槽试验。在综合考虑非均匀沙位置随机性和水流随机性的基础上,构建了非均匀沙分组起动概率理论公式。在理论推导的基础上,通过对均匀床面上不同相对暴露度下不同粒径的非均匀沙起动概率的试验研究,得到了不同相对暴露度下泥沙起动概率与水流强度间的关系,基于试验所得经验公式,得到第i级非均匀沙起动概率的半经验公式。通过与前人所得非均匀沙分组起动概率公式进行了分析对比,验证了本文公式的合理性。利用非均匀沙分组起动概率定义起动标准,构建了能够反映非均匀沙起动随机性的分组起动流速公式。利用试验资料对本文公式进行验证,本文公式计算值与实测值符合良好,可以预测非均匀沙分级起动流速。（3）均匀沙及非均匀沙遮蔽试验。通过对上游颗粒遮蔽下的均匀沙和非均匀沙起动过程中的水流要素和起动概率试验研究发现:对于均匀沙来说,上游颗粒的遮蔽主要影响近底床面流速,且随着遮蔽距离的减小,近底床面流速受到的影响逐渐增大;上游颗粒的遮蔽作用对下游颗粒所受水流作用点高度同样具有较大影响,且遮蔽距离越近,作用点高度越低;在同一高度的测点处,无遮蔽条件下的雷诺切应力明显大于有遮蔽下的雷诺切应力,且雷诺应力随着遮蔽距离的减小而减小;在各个不同高度的测点处,紊动强度的大小顺序为:5D＞4D＞3D＞无遮蔽＞2D＞1D。对不同遮蔽距离下的起动概率进行计算表明,遮蔽距离减小,起动概率呈现出明显减小的趋势;对于非均匀沙来说,在同一高度处且遮蔽距离同为1D的情况下,随着上游遮蔽粒径的增大,近底床面纵向流速所受影响也逐渐增大,纵向流速逐渐减小,且均小于无遮蔽情况。遮蔽作用对雷诺切应力的影响主要集中在2mm～14mm之间遮蔽粒径越大,紊动强度越小。在各个高度的测点处,紊动强度的大小随着遮蔽粒径的增大而减小。遮蔽粒径越大,水流作用点高度越低,起动概率整体越小。