冲积河流修建水库后,上游来沙将在水库内淤积,出库沙量锐减。边界条件的改变破坏了原河流的平衡,引起下游河床再造床,再造床主要反映为河床的展宽与下切,同流量水位降落尤其是枯水位降落以及河床组成等也发生相应的调整,以在新的条件下达到平衡而告终。若事先对这些问题估计不充分,就会导致枢纽正常运用期船闸下闸首底槛水深不足,同时给枢纽下游航道的通航带来严重影响。国内外学者对坝下河床下切水位降落问题进行了大量的研究,并提出了许多研究成果,但由于枢纽下游冲刷机理的复杂性,其预报结果与现实情况相差较大,离解决实际问题有一定距离。随着基础学科河流动力学以及应用学科航道整治技术的发展,也迫切需要通过技术创新,来研究枢纽坝下冲刷深度和水位降落计算方法,并将最新的研究成果应用到枢纽设计及工程实践中。因此,开展枢纽下游冲刷深度及水位降落研究既具有重要的理论价值和现实意义。全文主要工作如下：(1)通过有关文献的收集和分析,对国内外部分已建枢纽坝下河床调整(纵剖面调整、河宽调整、床沙组成调整以及极限冲深等)及水位降落的情况进行了综述。探讨了影响水位下降的主要因素,研究了水位下降的原因及其规律性。(2)通过开展清水冲刷概化水槽试验研究,对坝下清水冲刷河床调整过程进行简单描述,对河床纵剖面调整、沙波高度、床沙粗化及粗化层厚度与级配等问题进行了研究和探讨,并对河床冲刷和水位降落机理进行了分析。(3)根据前人关于坝下推移质输沙率的研究成果,对推移质输沙率的变化特点进行分析,然后根据清水冲刷水槽试验资料对推移质输沙率变化规律进行研究,提出了推移质输沙率随冲刷历时变化的估算公式,该估算公式经水槽试验资料检验,精度良好。(4)通过宏观分析,建立了冲刷深度和水位降落的估算公式,并对公式所涉及的有关要素及参数(如床沙可悬百分数、动床阻力、粗化层级配等)问题进行了研究和探讨。该公式结构简单、计算简便,避免了河床变形方程中由于大量微观问题处理不成熟性所带来的偏离,经试验资料检验,计算精度良好；该式还可以估算任一河段、任一时刻河床冲深,预估冲刷过程中河床纵剖面变化。(5)讨论了现有研究成果中比较有代表性的悬移质分组挟沙力及其级配的计算模式。并参考前人的研究成果,将非均匀沙悬移质与床沙的交换形式概化为三种基本形式,并分别对每种交换形式下的非均匀沙悬移质挟沙力计算公式进行了改进。与悬移质一样,本文将非均匀沙推移质与床沙的交换形式概化为三种基本形式,并分别给出了每种交换形式下的非均匀沙推移质有效输沙率的计算公式。(6)针对天然河道边界复杂(两岸弯曲,河中常有江心洲、分汊及干支流分汇流等)的特点,本文采用正交贴体网格。并依此推导出了拟合坐标系下的水流泥沙基本控制方程,并采用有限体积法来求解水流泥沙运动方程。(7)应用丹江口水库下游的多年实测资料,分别采用冲刷深度和水位降落的估算公式、平面二维水沙数学模型两种方法对枢纽下游河床冲刷深度及水位降落进行计算,计算结果表明以上两种方法能较好地模拟坝下冲刷深度及水位降落,计算精度良好。从而说明本文建立的结构简单、计算简便的估算公式能够在天然河流枢纽坝下冲刷问题上得以应用。