泥沙起动及输移规律是泥沙研究领域的重要研究内容。泥沙问题的研究,不可避免要考虑水流条件的随机性和床面泥沙颗粒位置的随机性,其对泥沙起动及输移规律的机理研究具有重要意义,为进一步分析均匀散粒体泥沙的起动及输移规律,本文从泥沙起动特点出发,对床面泥沙颗粒位置关系进行了实验研究,进而对泥沙起动概率、泥沙起动流速及推移质输沙率进行了理论探索,最终采用非线性方法分析了泥沙输移的非线性动力学特性。主要研究内容和成果如下:（1）从泥沙起动特点出发,定义了泥沙颗粒突出度e₁、e₂、e₃、相对突出度₁e?、₂e?、₃e?、遮蔽角α和暴露角θ等床面泥沙颗粒位置关系的量化参数,并通过自行设计的实验装置进行系列实验测量,经样本统计分析,得到了上述参数的取值区间和分布规律。（2）基于床面泥沙颗粒位置关系实验研究,将水流瞬时底速u_b、暴露角θ和相对突出度₂e?作为随机变量,采用滚动模式,推导了泥沙起动概率公式,并与经典的泥沙起动概率公式进行了对比分析,结果显示,本文公式的变化趋势及计算值是合理的。（3）在泥沙起动影响因素分析的基础上,考虑水流瞬时底速u_b、暴露角θ和相对突出度₂e?的随机性,以泥沙起动概率作为起动标准,采用滚动起动模式,推导了泥沙起动流速公式,同时与实测资料及其它新的研究成果进行了对比分析,结果表明,本文公式对于均匀沙和非均匀沙均具有较高的计算精度。（4）基于Engelund的推移质输沙率基本模型,推导了斜坡上的推移质输沙率公式,在推导过程中,改进和完善了Engelund推移质输沙率基本模型的假设,即泥沙起动全概率ε、可运动的泥沙颗粒数N_b、泥沙临界起动条件（48）_c和推移质平均运动速度u_s,同时与实测资料及其它经典公式进行了对比分析,结果表明,本文公式具有更高的计算精度。（5）基于非线性理论的尖点突变模型,分析了水流条件和床面泥沙颗粒位置对泥沙输移过程的非线性动力学特征的影响,得到尖点突变模型的状态变量和控制变量,采用空间几何学和拓扑学,构建了非线性推移质输沙率公式,同时与实测资料、基于同理论的推移质输沙率公式和其它经典推移质输沙率公式进行了对比分析,结果显示,本文构建的非线性推移质输沙率公式具有良好的计算精度,此外,在上述研究的基础上,推导了大比降河道的非线性推移质输沙率公式,并采用实测资料进行了验证,结果表明,在不同的比降条件下,本文公式均具有较高的计算精度。