泵站在灌溉、排涝、调水、城市供水、污水排放，保护人民生命财产安全，促进经济发展，改善人民生活，建设生态环境等方面起着关键作用。梯级泵站系统是一套用渠道串联起来的泵站梯级，每一梯级泵站由多台泵机组并联组成，这些泵机组的作用是将水从低处提到高处，并通过渠道输送到下一梯级泵站。　　实际泵站-渠道系统中的流动状态通常随时间而变化，因此，流动是瞬变流动。由于瞬变流动参数随空间和时间变化，瞬变流分析较恒定流复杂得多。大型梯级泵站系统通常采用渠道输水，当泵机组开机或停机时，渠道中水流的稳态条件受到干扰，于是产生了瞬变流动，流动参数在较长时间内一直在变化;此外，瞬变流的水位与泵站运行工况相互影响。因此，情况十分复杂。　　本文研究了两级泵站梯形河道内的瞬变流动和泵站运行工况。构建了数学模型模拟一维非稳定渐变的明渠水流，模型除了考虑河道的水力损失外，还考虑了河道的土壤渗漏和水面蒸发水量损失。提出的模型应用于位于中国江苏的淮安-淮阴实际泵站系统。主要工作和取得的成果如下:　　(1)为了求解梯级泵站系统河道瞬变流动，分析比较了Saint-Venant方程的数种求解方法，构建了考虑河道水力损失、土壤渗漏和水面蒸发水量损失、泵站边界条件的梯级泵站河道瞬变流计算模型，提出了基于Lax diffusive scheme的模型数值求解方法。　　(2)将提出的数学模型和求解方法应用于淮安-淮阴梯级泵站系统。在泵站水泵机组起动后，河道内立即产生瞬变流动。为了保证模型计算结果的稳定性和精度，进行了计算步长试验，确定最优计算距离步长为△x=1m，最优计算时间步长为△t=0.01s。计算和讨论了河道沿程水面线、断面流量和水量损失的变化规律及其影响因素。结果表明，河道水面线变化时间较长，直至几乎稳定，因此，泵站运行工况也长时间变化;泵站运行模式一定，对河道不同的初始水位情况，河道水面线和流速均趋向于相同的结果。河道瞬变流达到几乎稳定状态所需的时间取决于河道初始水位，初始水位越接近最后稳定水位，所需的稳定时间就越短。将计算结果与实测数据进行比较，验证了计算结果的准确性。　　(3)同时起动上、下两级泵站机组时，河道中产生两组水波—正向高波和反向低波，分析了水波的产生与传播机理。在水泵机组起动后的最早2～4小时内，河道沿程各断面的水位和流量随时间变化剧烈，如果此时在河道断面测量泵站流量，将会造成很大的误差。随着时间的推移，河道断面流量变化越来越小，直至上游泵站流量等于下游泵站流量与河道流量损失之和，达到平衡状态。　　(4)研究了泵站不同运行模式（机组运行台数和叶片角度）下泵机组同时起动时两级泵站间河道的瞬态流动和泵站运行工况。计算和讨论了不同时刻河道水面线、断面流量和损失流量。结果表明，当通过改变运行泵机组数量和叶片角度而改变泵站流量时，河道水面线升高或降低，直至趋于稳定状态，其所需的稳定时间与泵站流量大小有关。泵站流量越大，河道瞬变流的稳定时间越短。　　(5)研究了不同河道长度的两级泵站间河道内的瞬态流动和泵站运行工况。计算和讨论了不同时刻沿河道的水面高程、断面流量和流量损失。结果表明，河道长度影响河道水面线升高或降低达到稳定状态所需的时间，河道越短，水流稳定时间越短。　　(6)研究了机组因故障不能起动或造成停机的异常情况下两级泵站河道的瞬态流动和泵站运行工况，建立了数学模型并应用于梯级泵站系统异常情况的求解。针对第一级泵站、或第二级泵站、或一台泵机组不能起动，其中一级泵站或一台泵机组稳定运行时突然故障停机的异常情况，计算和讨论了河道水面高程，断面流量和流量损失。结果表明，泵站故障异常情况下的水面线升高或降低，趋于新的稳定状态，对泵站运行、河道流量、泵机组和河堤的安全都有影响。因此，泵站管理、维护和抢修应根据其瞬态特性进行科学合理安排。特别是对于允许的抢修时间不能满足要求时，必须停掉正常运行泵站的全部或部分机组，或将运行水泵的叶片角度调到最小，以保证有足够的时间抢修泵站。　　本文对大型梯级泵站系统河道不同的初始水位、泵站不同运行模式、不同河道长度和几种故障异常情况下的河道瞬变流动、泵站运行工况及其应用进行了研究，对河道水面线、流量和流量损失进行了计算和讨论。成果对大型梯级泵站的设计、运行和管理具有重要的理论价值及应用意义。