异重流的产生常常带来库容损失和河道淤积问题,但它又是一把双刃剑,它为水库排沙提供了一种有效途径。因此,研究异重流具有非常重要的现实意义。异重流调度是水库特别是水库运用初期排沙的重要方式之一,为了更有效的实施异重流调度,应适时掌握异重流的演进过程,以及时排沙又不增加水量损失。以往对异重流演进的计算仅局限于经验公式,不能很好的预测异重流演进情况。本文在对异重流运动近几十年的研究成果进行较系统、全面的论述基础上,针对目前研究较为前沿的异重流运动数值模拟问题,提出了非恒定异重流计算模型。该模型采用虚拟流动法,以异重流前锋位置为边界条件,从而可以模拟异重流演进形态,记录前锋位置,计算异重流传播时间。本文以黄河第五次调水调沙试验小浪底水库为例建立数学模型,对小浪底水库异重流演进进行模拟,并将孔口出流概念引入模型计算中,可进一步计算异重流排沙问题。与其它异重流数学模型相比,该方法所需的计算资料较少,计算快速准确。本文又将考虑了上层流体反向流速的反坡异重流模型应用到南渡江盐水入侵计算中,将盐水楔形态进行概化,从而计算出不同河道流量下,动潮盐水入侵距离的变化情况,初步分析了盐水入侵规律。对以上计算结果的分析表明本文建立的两个模型均有效可行,本文的研究成果为模拟异重流演进提供了一条新途径,其结果可以为异重流调度和解决盐水入侵问题提供技术依据,有较广泛的推广应用价值。