江河水库等天然水体中的岸坡地形大多不规则,而实际工程中排污口常设于岸边,污水排放往往在岸边区域形成高浓度的污染混合区。针对不同岸坡地形及紊流条件,对天然水体角形域高浓度污染混合区污染物的浓度扩散规律进行探索研究,是水环境进行功能区划分、管理决策、综合整治的重要依据和技术环节。本文在倾斜岸坡角形域污染物浓度分布理论和实验研究成果的基础上,对已有的实验扩散模型提出改建方案,设计研发了立面槽中槽复杂岸坡模型污染扩散实验装置,用于模拟江河水库中普遍存在的侧向与垂向扩散系数不相等,岸坡几何条件复杂的河流断面形态。设计的槽中槽结构,有效解决了以往研究模型出现的变形、位移和漏药现象,大大提高了实验的成功率。结合天然河库的实际情况,给出了3种复杂岸坡情形的相关几何参数,并针对不同岸坡条件合理制定设计了实验所需的内槽模型。在顶点排污浓度分布理论的指导下,借助研发的立面二维槽中槽污染扩散实验装置,进行了角形域复杂岸坡顶点瞬时线源排放实验。在立面二维复杂岸坡水体断面顶点排放实验的基础上,提出采用数字图像处理的方法进行二维浓度场的测量,采用罗丹明B作为示踪物质,设计构建了针对本实验方案的数字图像处理系统,对采集到的示踪剂扩散图像进行处理,经过同态滤波、中值滤波、颜色空间模型转换和聚类分割等算法处理后最终得到效果较好的等浓度分布曲线,实现了浓度分布数据读取的可视化,反映了示踪剂在水中输移扩散的基本特征。以研究岸边排放浓度分布规律和应用为目标,对天然河流和水库普遍存在的倾斜阶梯岸坡、倾斜波状岸坡、倾斜波状阶梯岸坡等3种岸坡形态展开实验研究。采用立面二维扩散水槽实验装置和变频格栅振荡系统,模拟不同岸坡形态以及侧向与垂向扩散系数不相等的实验环境。对复式岸坡选择不同几何尺度、角形域角度θ=2π/β(角域映射系数β=8,9,10,11…)以及不同的波状或阶梯高度,研究其岸边排放浓度分布规律、侧向与垂向扩散系数的变化规律和纵向变扩散系数条件下污染混合区形态与各特征值的计算方法。实验研究发现:(1)在波状和倾斜岸坡中,污染质在进入水体后,沿水面的侧向扩散均明显快于深度方向的扩散,侧向扩散系数大于垂向扩散系数。波状岸坡线倾角θ=30°和θ=45°时,污染物在水面处呈半正态浓度分布,分别与对应角度的理论浓度分布大致相同。随着角形域角度的增大,θ=45°时产生的了明显的旋涡,旋涡尺度较大,呈顺时针方向,边缘浓度高,中心浓度低,改变了污染物在岸坡上的浓度分布。实验研究发现波状岸坡的侧向与垂向扩散系数均大于倾斜岸坡的扩散系数。随振荡频率的增加,侧向与垂向扩散系数均增大,同一振荡频率下污染云团的侧向扩散系数基本稳定。(2)在倾斜波状阶梯岸坡顶点排放实验中,污染物沿水面的侧向扩散较深度方向扩散快,在污染云团扩散至中部区域之前尤为明显,侧向扩散系数大于垂向扩散系数,阶梯的侧向位置坐标越小,污染云团在阶梯处的侧向扩散特征越明显。随着频率的增加,污染云团在侧向和垂向发展加快。阶梯对污染云团的扩散发展和污染混合区形态有很大影响。对复杂岸坡河库岸边排放浓度分布规律及侧向与垂向扩散系数进行实验研究,对于揭示其变化规律性,指导江河水库岸边污染混合区和水域纳污能力的计算,推行水污染混合区许可证制度,提高水环境管理水平,具有重要的理论指导与工程应用价值。