当今世界河流往往受到强人类活动的扰动,其中大型水库和大规模河道整治工程对河床调整的影响前所未有。长江中游宜昌至城陵矶河段（可分为宜枝段与荆江段）是我国重要的通航及防洪河段,但近期人类活动对该河段的干扰强度不断加大,导致其河床冲淤变形十分剧烈,严重影响河势稳定及防洪安全。一些传统的适用于天然河流的河床演变学理论已无法满足要求,相应的演变分析方法和数值模拟技术均有待改进。因此,发展描述强人类活动影响下河流非平衡演变的方法,深化对水库下游以及河道整治工程作用下河床演变规律的认识,十分必要。主要研究成果包括:（1）定量分析了三峡工程运行后宜昌至城陵矶段河床形态及过流能力调整特点。选择平滩水位下的特征参数为研究对象,首先计算了三峡工程运行后宜枝段（50个固定断面）和荆江段（173个固定断面）的平滩河槽特征参数,包括平滩河槽形态参数及平滩流量;然后采用河段尺度的平滩河槽特征参数计算方法,计算了其河段平均值。结果表明:（1）断面尺度的平滩河槽特征参数沿程差异显著,故河段尺度的河槽形态及过流能力调整更能反映整个河段的调整特点;（2）三峡工程运用后,宜枝段“首当其冲”,随后河床冲刷逐步向下游荆江段发展,但宜枝段上段平滩河槽形态调整幅度小于宜枝下段及荆江段。其主要原因是宜枝上段的河床形态调整不仅受进口水沙条件的影响,还与河床组成密切相关,其显著的床沙粗化限制了河床的冲刷下切;（3）三峡工程运用后,宜枝段平滩流量随河床的冲刷下切呈逐年增大的趋势;而荆江段平滩流量则上下波动,在2011年达到最大值38949 m~3/s,在2016年又达到最小值32605 m~3/s。究其原因,主要是由于荆江段平滩流量的调整不仅受进口水沙条件的影响,还受到出口处洞庭湖入汇顶托的作用。（2）提出了综合考虑多边界因素影响的非平衡河床演变分析方法,用于预测坝下游河段随各边界条件变化的调整趋势。该方法主要是建立非平衡状态下平滩河槽特征参数与多边界影响因子之间的定量关系:（1）处于非平衡冲刷状态的宜枝河段,其河床形态调整与进口水沙条件变化及床沙粗化程度均密切相关,故研究了这两个因素对平滩河槽形态调整的影响,分别建立了它们之间的单因素经验模型。结果表明:床沙粗化程度越高,水沙变化与河槽形态调整的相关性越低,这是由于床沙粗化限制河床的冲刷下切,导致河床调整对水沙条件扰动的响应变弱。为更好地描述宜枝卵石夹沙河段的河床形态调整特点,提出了综合考虑进口水沙变化与床沙粗化影响的经验模型,其精度高于仅考虑单一影响因素的经验模型。如在宜枝上段,平滩水深综合经验模型的决定系数为0.96,而单一模型的决定系数分别为0.81和0.82;（2）由于出口水位受到洞庭湖入汇顶托的影响,荆江河段平滩流量的调整与前期水沙条件的相关程度很弱,而与进出口水位差随时间的变化趋势一致,故提出了综合考虑进口水沙变化与出口水位变动影响的经验模型。结果表明:综合经验模型的决定系数（R~2=0.92）远大于仅考虑进口条件变化影响的经验模型（R~2=0.16）或仅考虑出口水位变动影响的经验模型（R~2=0.81）,能够更好地预测河段尺度的平滩流量在进出口边界条件共同控制下的调整趋势。（3）建立了考虑河道整治工程影响的一维数学模型,用于研究大规模整治工程对长河段水沙输移及河床冲淤变形的影响。首先从基础理论方面改进了动床阻力和水流挟沙力的计算方法;然后在一维水沙数学模型中进一步考虑了河道整治工程的影响,先在横向上对滩槽及有无工程的区域进行划分,在垂向上将河床分层;再基于提出的有效水流挟沙力的概念,对模型中的悬沙输移及河床冲淤变形两个计算模块进行改进;最后采用长江中游荆江段2015年及2016年的实测资料,分别对模型进行率定和验证。结果表明:（1）各水文站计算和实测流量、水位的平均相对误差分别在3-4%和0-1%之间,而悬移质含沙量的平均相对误差均小于36%,故改进后的模型可较准确地模拟水沙的输移过程;（2）采用输沙率法计算的荆江段（枝城-螺山）2016年实测冲刷量为3439万t,而考虑整治工程影响时计算得到的冲刷量为4021万t,相较于不考虑工程的模拟结果（4246万t）更接近于实测值;（3）改进模型计算的河道断面形态与实测数据符合更好。主要是由于改进的模型考虑了整治工程对河岸崩退、床面下切及洲滩冲刷的限制作用,以及水流无法从工程守护区域攫取足够的泥沙而改变其他区域冲淤强度的影响。（4）建立了考虑河道整治工程影响的二维数学模型,着重研究整治工程对各河床演变特征变量横向分布以及平面形态调整的影响。首先基于相同原则,将河床进行区域划分及分层;此外考虑床沙组成的空间异性,采用Kriging法插值各网格节点的床沙组成;然后对二维水沙动力学模型的悬沙输移及河床冲淤变形模块进行改进,主要通过反算法重新求得水流挟沙力及含沙量,使得反算的水流挟沙力同时满足考虑工程影响后的悬移质泥沙输移及河床变形情况;最后采用长江中游陈家湾-郝穴段2004年的实测资料对改进模型进行率定,并用2008年资料进行模型验证。结果表明:（1）各典型断面计算的水深、流速及含沙量的横向分布总体上与实际情况符合较好;沙市站断面的流量、平均水位及含沙量计算与实测值的平均相对误差均在5.0%、1.0%和24%以内;（2）以2008年为例,考虑工程影响的模型计算得到的陈家湾-郝穴河段含沙量总体上小于不考虑工程影响的含沙量,主要是由于工程的实施一定程度上限制了守护区域的河床冲刷;（3）改进模型从平面形态上可较好地模拟研究河段内江心洲的演变过程,且能更好地计算河床冲淤的横向分布,模拟得到的典型断面形态与实测数据符合更好。