两部分可以混和的流体，因密度的差异而产生的分层相对流动。导致流体密度差异的因素有：含沙量、温度或溶解质含量。异重流现象在自然界并不罕见，如浑水流入水库或湖泊，融雪水入湖及入海，河口盐水入侵等。异重流的研究始于19世纪末期。但引起人们的重视，并进行系统的研究，则是1935年美国柯罗拉多河上胡佛坝的泄水孔在清澈的库水下突然流出了浑浊的泥水之后。现在，异重流的研究已在水利、气象和海洋地质等领域展开，其中尤以结合水利建设的研究和应用为多。中国在20世纪50年代开始系统地研究了异重流运动的基本特性及其应用。

促使异重流运动的作用力是重力。所以，异重流运动的必要条件有二：一是相邻两部分流体间必须有密度的差异，才能产生有效重力；二是在异重流前进方向上能坡线必须有降落。若令g′为有效重力加速度，并以g′代替重力加速度g，则许多明渠水流运动的公式都可用以计算异重流运动。

异重流

式中ρ、ρ′分别为上下层流体的密度；γ′、⊿γ为下层流体的容重和有效容重。因为⊿_γ值一般较小，故g′要比g小100～1000倍，所以在异重流运动中重力的作用大大降低，而惯性力和阻力的作用显得十分突出。

水库异重流 是入库浑水潜入库底形成的。在中国西北和华北黄土地区最常见，因而也是研究得最多的异重流现象。当江河里的浑水进入水库区域时，随着水深和过水断面的增大，水流的速度和挟沙能力逐渐降低，一部分较粗的泥沙先沉淀在库首区域，形成淤积三角洲，挟带大量细颗粒泥沙其粒径一般在0.025毫米以下的浑水就可能在三角洲的前坡潜入清水下面形成异重流，库区异重流一般都沿着原河槽流向坝前，如果没有及时泄向下游，浑水就在坝前贮积形成一个水下浑水水库，泥沙就地沉淀（见图1）。异重流浑水造成的淤积面十分平整，初淤时单位体积重量很小，近乎泥浆，仍能流动，沉积久，逐渐密实。若坝身设有底孔，就可能将流抵坝前的异重流泄向下游，从而达到减少库区淤沙，延长水库寿命的目的。利用异重流排沙出库在中国已取得显著的成绩，例如，黑松林水库1964年8月一次洪峰过程中排出库的沙量占入库沙量的91.4%；刘家峡水库1976年8月一次洪峰过程的出、入库沙量比达到87%。

水库异重流潜入库底的条件，以潜入点的水力因素关系表示为＝0.78，U₀和h₀是潜入断面的流速和水深。水库异重流发生以后能否持续运动到坝前的主要条件是：在它持续运动的时段内，河道来流必须保持有一定的单宽流量、含沙量和必要的泥沙组成；同时，还受库底坡降和阻力的大小，以及潜入点到坝的距离长短等因素的影响。水库异重流在恒定状态下的流速和厚度可用下式计算：

图1 库区异重流运动图

异重流

式中 λ′为异重流的平均阻力系数；J₀为库底坡降；q为异重流单宽流量。

利用异重流排泄水库中浑水一般都借助坝身下部的孔口，这种底孔的排沙效果与洪水流量、含沙量、出库泄流量、开闸门时间、库底地形及孔口高程等因素有关。

河渠异重流 常发生在一端与河道浑水相连，另一端封闭的“盲肠”河段。如挖入式港池及其进港航道、船闸上、下游引航道及无坝取水的引渠皆属此类。表面看来，“盲肠”河段内是一片死水，似不应有泥沙混入，尤其在含沙量仅有1～2千克/米³的河流上更易被人们忽视。“盲肠”河段内水体含沙少，而河道水流含沙较多在这两部分水体交汇处，因重率差异使浑水潜入底部，不断向“盲肠”河段内输送浑水。异重流进入“盲肠”河段后，因受阻力作用，前进速度渐减，所携泥沙由粗到细沿程沉淀下来，分离出来的清水则从表层回入河道，在渠道纵剖面上形成清、浑水分层、相向流动的图象（见图2）。

图2 河渠异重流图

河渠异重流的重率差较小，因而潜行的速度甚低，若有流向口门区的客水或人为扰动，就可能影响异重流运动。

异重流厚度

h＝k₁H

异重流流速

异重流

异重流输沙率

异重流

式中 S、S′是主河道水流和异重流的含沙量；b是异重流的宽度；H是“盲肠”河段的水深。K₁、K₂和φ都是系数由测验资料分析确定。由于测验方面的困难，野外观测得到的K₁、K₂和φ值与试验室得到的数值还有差异。

温差异重流常发生在火电厂的取、排水口。为解决生产问题中国在六十年代研究并使用的将取、排水口建筑物重叠布置、结合为一体的结构形式，取得了良好的效果。

河口异重流 发生在入海口。淡水以上异重流形式铺展于含盐的海水之上，而盐水沿河底楔入，涨潮时盐水入侵更为剧烈，盐水楔还能携带泥沙进入河口区，甚至形成拦门沙滩。但这种盐淡水相对运动的情况与温差异重流基本一致。盐水侵入河口及其扩散对河口区的水质有影响，所以，在河口建造工、农业取水建筑物时必须注意。