泥沙淤积问题是多泥沙河流上水库运行和管理中亟待解决的难题。利用自然条件和多水库联合调度来塑造异重流进行水库排沙清淤,受到自然条件与时空条件的限制,且处理沉积泥沙的能力有限。水力清淤自上世纪九十年代应用以来,因其高效和低成本而得到大力发展。本文研究利用射流冲蚀沙床的物理过程和机制,以及其形成异重流的流动规律,探讨应用射流冲蚀塑造异重流进行水库泥沙处理的可行性。本文主要的研究工作和结论如下:首先,通过开展水下平面静止射流冲蚀沙床的试验研究,观测和分析了水下静止平面斜向射流在不同射流速度、射流角度及沙床坡度条件下冲蚀沙床的过程、冲坑形态、以及冲坑外浑水异重流流动特征。结果表明:二维冲坑剖面存在几何相似性,几何形态不对称,整体向下游发展;冲坑发展过程可分为初始、发展和稳定三个阶段,冲坑的深度随时间的变化呈对数关系增长,在冲坑深度达到最大深度一半时冲蚀速率最大;二维冲坑面积随射流角度的增大呈先减小、后增大的关系变化,在45°时存在极小值;泥沙冲蚀量、坑外浑水异重流运动速度随着沙床坡度的增大而增加,而坡度大于10‰后冲蚀量增长趋势趋缓。其次,在水下静止射流试验的基础上,开展了不同射流喷嘴移动速度和沙床坡度条件下的二维平面移动射流冲蚀沙床试验研究,研究了水下移动射流冲蚀效果和泥沙输移规律,分析了泥沙输移及异重流运动随射流喷嘴移动速度、沙床坡度的变化规律,讨论了异重流运动和泥沙淤积形态的物理机制。结果表明:水下移动射流冲蚀沙床能够形成异重流,可实现淤积泥沙的起动并输移一定距离。泥沙淤积轮廓剖面具有相似性,各工况平均输移距离近似相等,主要是输移量的不同,沿程累计泥沙相对输移量分布与泥沙粒径分布相似。泥沙相对输移量与射流喷嘴移动速度和沙床坡度呈正相关,但当沙床坡度大于10.00‰后,坡度影响不再显著。最后,根据异重流流动的基本特性与方程,建立了估算射流冲蚀产生浑水异重流相关运动参数以及射流冲蚀泥沙的冲蚀量的模型。试验工况的理查森数远小于1,射流因素是影响射流冲蚀沙床形成异重流流动的主要因素。模型计算结果表明水下射流冲蚀形成的异重流具有较强的挟沙和输沙能力,冲蚀产生的泥沙量较大,在移动射流工况2下,异重流相对浓度达到30.3%,且利用理论模型计算结果与试验结果基本一致,因此该方法可以形成人工异重流并具备实现水库高效清淤的能力。