随着河流生态环境的保护日益受到重视,植被水流逐渐成为河流生态修复领域及河流动力学的热点之一,当河道中存在植被时,水流紊动结构受植物的干扰发生变化,污染物和泥沙等物质的混合输移规律随之发生改变,本文将随机位移模型引入到植被水流的物质输移研究中,分别对部分挺水植被水流的污染物纵向输运过程和垂向二维的植被挟沙水流的悬移质运动规律展开了探索,这对于实现河流生态环境可持续发展以及优化河道规划设计具有重要意义。随机位移模型是一种利用大量独立运动的离散颗粒模拟物质运动,并通过追踪和统计粒子位置来反映流体中物质输移特点的拉格朗日方法,该方法主要基于流速分布和紊动扩散系数分布等流场信息进行模拟。本文基于随机位移模型研究并展示了污染物在部分挺水植被水流中的输移过程,对基于剪切层的纵向流速经验公式进行了简化,并利用遗传算法得到了剪切涡外层宽度的显性公式,该公式表明剪切涡外层宽度主要由水深和河床粗糙度而不是植被密度决定;根据流速和雷诺应力的实验资料,分析并建立了横向紊动扩散系数在部分挺水植被水流中的横向分布模型,在剪切涡内,横向紊动扩散系数近似线性变化,且量级和变化幅度相对较大。根据模型可以计算任一点的浓度时间过程线的特点开展明渠水槽实验,利用实测浓度过程线对模拟结果进行了验证,解决了之前实测纵向离散系数难以达到稳定的问题。利用Rouse公式和无植被挟沙水流悬移质浓度实验资料验证了随机位移模型应用于泥沙颗粒运动规律研究的可行性。结合淹没植被和挺水植被水流中的流速分布以及垂向紊动扩散系数经验公式,将随机位移模型分别运用于相应工况下悬移质浓度垂向分布的模拟,并利用实验资料分别进行了验证,淹没植被挟沙水流的模拟结果从侧面验证了水面附近的紊动扩散情况;在与挺水植被挟沙水流的实验数据进行拟合时,发现动量扩散系数与泥沙扩散系数的比值施密特数在不同水深和植被密度情况下都在0.5附近波动,通过对时间平均的悬移质扩散方程进行空间平均,考虑植被引起的泥沙浓度离散通量的影响,分析了挺水植被挟沙水流中施密特数小于1的原因。