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应用垂向坐标变换，结合水平有限元、垂向有限差分的分层方法建立了河道拟三维水流泥沙数学模型．对过流断面变化剧烈的河段提出了错层计算方法，弥补了同层网格垂向落差较大的分层模型缺陷．利用水流泥沙理论解对模型计算结果进行了验证．采用该模型对海河下游河段穿河隧道施工过程中主体隧道悬浮于主流区时的水流泥沙情况进行了数值模拟，流速模拟结果与半理论半经验公式估算结果基本一致，为明渠流和河道中悬浮建筑物下压力流的混合计算提供了一种新的计算方法，拓展了三维分层水流泥沙数学模型的应用空间．