河流上游修建水利枢纽工程,在获取发电效益的同时,枢纽下泄的非恒定流不但对下游城市防洪和河道的河床演变产生很大影响,同时也影响着航道的通航。研究枢纽下泄非恒定流的传播规律及运动特性对航运和城市防洪等工程问题的解决具有重要的实际意义。但由于非恒定流过程中影响因素众多,故提出采用分形维数以替代多种影响因素综合考虑,从分形标度来研究河道的非恒定流运动特性。而河道的形态及其分形特征均受到研究尺度的影响,不同的研究尺度对河道的形态和分形特征的描述不尽相同。因此从河相关系理论角度,构建非恒定-分形数学模型,探求河道纵、横剖面的分形机制。通常我们认为,分形维数是描述分形结构的自相似程度的定量参数。本文针对枢纽日调节下泄非恒定流,采用理论分析结合数值模拟等方法,取得以下成果:(1)对长江干流水富~朱沱段建立一维非恒定-分形数学模型,以岷江、沱江汇流口将研究河段分作三段,分别计算其河道纵剖面分维数。通过计算分析得,纵剖面分维数呈二阶分维特性,且整体分维数小于分段分维数;左岸分维数大于右岸分维数;纵剖面分维数随流量的增大不断减小;各分段河道纵比降随纵剖面分形维数的变化呈类似简谐波形状。(2)以研究河段内局部碍航滩段为研究对象,建立二维非恒定-分形数学模型统计满足最低维护水深的航道宽度,计算得河道横剖面河流宽度分维数,呈一阶分维特性。河流宽度分维数和水深的关系与所在河段、所在断面的地形有很大关系,一般浅滩呈现分维数随水深增大的趋势。横剖面分维数整体上呈逐渐减小的趋势,即随着流速的增大横剖面分维数逐渐变小。除过兵滩外,其余滩段横剖面分维数虽有起伏变化但整体上随纵剖面分维数的减小呈逐渐减小的趋势。且对比同一河流分段内各滩分维数的大小,在上游流量相同时,河道横断面地形越平顺横剖面分维数越小。(3)参照以往研究确定的长江叙渝段通航水力指标,结合剖面分维数与水力要素的关系,粗略拟定水富~朱沱段剖面分维数与通航水力指标的相应关系。并讨论栈桥滩和杨柳碛滩等具体滩段剖面分维数与通航水力指标的响应。