国内外研究水流泥沙运动的动床模型中,为满足泥沙运动相似和河床变形相似,模型沙大多选用轻质沙。眼下由于对轻质沙运动理论的认识不够充分,仍无法有效避免在模型试验中出现大于对应比尺条件下的沙波形态尺度,这一偏差将影响水流、泥沙的运动状态及阻力相似,降低模型试验结果的准确度。轻质沙的沙波问题已经越来越受到从事水利水运工程研究人员的关注,开展动床模型轻质沙沙波形态及阻力规律研究具有重要的意义。借助理论分析与水槽试验相结合的方法,系统分析了轻质沙在不同粒径、比重及水流条件等因素影响下的沙波尺度,并建立多因素条件下轻质沙沙波尺度计算公式;揭示轻质沙的沙波运动、形态及阻力等特点,及其主要影响因素及机理,提出可行的控制轻质沙沙波形态的有效方法,为研究水流泥沙运动的动床模型试验和实际工程应用提供理论基础和依据。具体结论如下:(1)从泥沙起动的随机性、受力分析、沙波泥沙运动以及起动公式等方面对沙波上泥沙起动机理进行分析,阐述了泥沙起动与水流相互作用的过程。(2)轻质沙沙波形态试验表明,不同比重、粒径的轻质沙沙波运动规律基本一致,仅沙波尺度有差别;在Fr为0.1-0.32的范围内,波高与粒径成正比,与比重成反比,相对地波长与粒径成反比,与比重成正比;对比前人公式计算及试验结果,建立了波高与U/U关系的沙波波高计算公式。(3)轻质沙沙波发育扼制试验表明,加大轻质沙的非均匀性有利于扼制沙波的发育。(4)糙率n随粒径和比重增大而增大;粒径和相对波高是影响沙波阻力系数f_b~n的重要因素,f_b~n与相对波高和粒径成正比,与流速成反比。