含沙量达每立方米数百公斤以上的含沙水流。中国黄河中游黄土地区，水土流失严重，最大含沙量超过1000公斤/米³的河流（包括干支流）有40条；山区的泥石流；河口与海岸的浮泥运动；管道水力输送固体粒状物质的流动等，都属高含沙水流。高含沙水流流动时会引起水库、河道的淤积，给防洪、发电、航运及工农业引水带来严重影响。利用高含沙水流淤灌农田、加固堤防、异重流排沙是行之有效的方法。管道长距离水力输送矿砂、煤粉、化工原料等固体粒状物质已得到广泛的应用。

流变类型 含沙浑水流动变形时，剪切应力τ与切变速率的关系主要有几种类型：①牛顿体，τ＝μ，μ是粘滞系数。清水及含沙量很小的浑水属于牛顿体，含沙量较大，但粒径较粗（不含有粒径d＜0.01～0.02毫米的极细泥沙）的浑水一般也属于牛顿体。②宾汉塑性体，τ＝τ_B＋η，η称塑性粘滞系数或刚性系数，τ_B称宾汉极限切应力或屈服应力。该式是美国化学家宾汉（E.C.Bingham）1919年由实验得到。1958年中国学者钱宁等用中国北方含沙浑水作实验证实，浑水中含有一定数量的极细沙，当含沙量达一定程度后属宾汉塑性体。③伪塑性体，τ＝，k称稠度系数，m称塑性指数，m＜1。用宾汉塑性体描述的浑水也可近似用伪塑性体描述，见图1。

图1 各种流型曲线示意图

粘滞系数及屈服应力浑水的粘滞系数μ大于清水的粘滞系数μ_o。当含沙量很小时（体积比含沙量S_v＜5%），1911年著名的物理学家爱因斯坦（A.Einstein）得到理论公式

μ/μ_o＝1＋2.5S_v

钱宁研究高含沙浑水的粘滞性，得μ/u_o＝（1-kS_v）^-25，在试验范围内k＝2.4～4.9。粘滞系数还随浑水中颗粒的变细而加大。宾汉极限切应力τ_B，是宾汉体发生剪切运动所需克服的起始切应力。实验表明，，n＝2～5，随S_v而变化。形成τ_B的原因与颗粒间絮凝发展，形成连续空间网状结构有关。浑水的容重为γ_m＝γ＋（γ_s-γ）S_v，r_s及r分别是泥沙及清水的容重。

流速分布及水流阻力 高含沙水流分层流与紊流。二元明渠宾汉体层流流速分布由τ＝τ_B＋η积分求得，见图2。在河底以上切应力（y＜y_o）的边界层（见边界层），符合抛物线规律

高含沙水流

式中 τ_o是河底切应力，τ_o＝γ_mHJ，H是水深，J是比降；边界层以上τ_o的“流核”层，水流以同一速度U_o＝（τ_o-τ_B）²·整体运动。将

图2 明渠层流流速及剪切应力分布图

流速分布变换后得水流阻力规律

高含沙水流

式中 λ是阻力系数，；V是断面平均流

速；R_e是雷诺数，R_e＝；ρm是浑水的密度H_e是赫氏数，H_e＝。λ＝f（R_e，H_e）的关系，最早由瑞典的化学家赫德斯屈姆（B.O.A.Hedstrom）1952年用量纲分析得到。略去上式的高次项，得，Rem称有效雷诺数，，

μ_e称有效粘滞系数，μ。与清水层流阻力具有相同的形式，但在同一V、H条件下，较清水层流有较大的阻力损失。对于高含沙紊流，明渠紊流过渡区及粗糙区是否存在流核层，各家资料有分歧。多数认为边界层流速分布符合对数规律U^*是摩阻流速，△是床面凸起高度，A是系数，卡门常数_x较清水小。紊流阻力：光滑区λ只与R_em有关，在相同的R_em条件下，接近或略小于清水的λ，但在同一V、H条件下，较清水有较大的阻力损失；过渡区）；粗糙区λ只与相对光滑度有关。在同条件下，过渡区的λ较粗糙区为小。层流向紊流过渡的临界雷诺数R_em约为2000左右，由于高含沙水流较清水有较大的粘滞性，因此在较大的流速和水深下就自紊流进入层流区。

输沙特性 按照输沙特性，高含沙水流可分为一相均质流及二相挟沙水流。对于宾汉体，存在不沉降的临界粒径，α是试验系数。当悬沙中最大粒径（常用D₉₅代表）D_max＜D_o时，粗细沙不发生分选沉降，水沙组成均质浆液，当河底切应力r_m、HJ＞τ_B时，形成一相流动。若D_max＞D_o时，浑水中D＜D_o的细泥沙和清水组成的均质浆液是液相，D＞D_o的粗泥沙是固相，流动时即是二相流。对于牛顿体，组成液相是清水，固相是全部泥沙的二相挟沙水流。由于沉速大幅度减小，高含沙水流有很大的挟沙能力。

河床演变特征 高含沙水流有巨大的冲刷能力，有时短期内成片地冲深河床几米至近十米，产生揭底现象。高含沙水流进入下游河道，流速减小会造成大量淤积，在洪峰的陡急落水过程中，有时会出现一河浑水骤然停止流动的浆河，当上游水位抬高到一定程度，又恢复流动，如此多次重复，形成间歇流。