异重流,通常是指流体和环境水体之间由于密度差而驱动的一种流动,广泛存在于自然界和生产实践中。异重流从产生到消失,会运行较远距离,运动过程中如果遇到底床地形突变或障碍物时,会对其发展产生重要影响。尤其在水库、湖泊、海洋等层化水体中,底床的突变会改变异重流的运动特性,甚至影响其从底坡分离,从而改变异重流对水下构筑物的破坏深度,对工程实践具有重要价值。本文利用“双缸法”在水槽中生成线性层化水体,以矩形和三角形两种断面形态的障碍物来模拟底床地形突变,借助高速相机和激光粒子图像测速技术对开闸式异重流在层化水体中运动遇障时的过程进行一系列实验研究。论文着重分析了障碍物附近特征断面处异重流的越障形态、发展过程等流动特性和速度场、涡度场、流线等流体动力学特性。通过引入层结因子、重心因子并考虑有效浮力量的变化来反映异重流头部驱动力变化,改进了有、无障碍物条件下层化水体中斜坡异重流头部速度公式,并建立了计算异重流头部所含浮力量占比的经验公式。同时,利用实验数据,考虑障碍物的影响,建立了有障时异重流从斜坡分离的深度计算公式。公式计算结果与实验获取的异重流头部速度、分离深度等数据吻合较好。本文的研究结果可为复杂地形环境下污染物的输移扩散、海底构筑物保护、河口航道泥沙淤积等领域的研究提供科学参考依据。