该文以南水北调中线总干渠上倒虹吸工程为背景,重点研究大型倒虹吸水力设计问题.在大量文献资料分析、理论推导的基础上,主要通过水工模型试验、对低水头、大流量的渠道倒虹吸和河道倒虹吸工程的主要水力学问题(包括泥沙问题)进行了深入地研究.涉及倒虹吸水力学、泥沙运动力学学科的许多方面,取得了较多的成果,有些成果突破了传统的设计理念和规划思路,提供了新的设计方法,有重要的理论价值;有的可直接用于南水北调总干渠倒虹吸水力设计,可供规划、设计、研究参考,有重要的应用前景.该文在总结归纳河道倒虹吸的特点和主要水力学问题的基础上,通过模型试验,对河道倒虹吸的水力学和泥沙问题有了较深入的揭示和研究,在理论和应用上取得一些重要成果.1)渠道倒虹吸的水力设计问题和方法基本上不适用于河道倒虹吸.河道倒虹吸必须充分注意河道水流的洪枯特点和河道泥沙的动力学规律,它们取代了渠道倒虹吸设计中允许水头损失的主要地位.2)河道倒虹吸设计主要应对的是洪、枯流量悬殊和倒虹管输沙与河道输沙的一致性问题.倒虹吸管除满足通过洪、枯流量外,还必须满足输沙能力要求.作为河道的人工输水、输沙段,必须保证其与进出口衔接段、邻近河道的水沙运动的一致性或统一性;除保证倒虹吸本身的输水、输沙能力外,还需保证进出口和邻近河段相应的输水输沙能力,上下游段的淤积的发展同样会导致倒虹吸管淤积,在设计上具有同等的重要性.3)该文在深入研究应对洪枯流量、倒虹吸与其涉及河段的输沙能力的一致性基础上,提出多孔倒虹吸管应分流、分层的设计理念.即为应对洪枯悬殊流量,分成日常过水管和附加过洪管,同时采用日常过水流量和设计洪水流量标准;为保持输沙能力一致性,采取错层布局的设计思想,日常过水管在下,附加过洪管在上.这种设计方案安全,既便于设计、施工,又便于运行管理.