流域的水流和泥沙补给是塑造河流形貌的活跃因素。对于山区冲积河流而言,水沙补给受流域自然条件和人类活动影响而具有强烈的时空不均匀性,并且泥沙粒径范围广、泥沙分选效应显著。限于山区河流水流-泥沙-河床之间复杂的互馈耦合关系,目前关于变动水沙补给条件下的山区河流形貌动力学过程研究仍十分有限。本文通过数值计算与数学分析相结合的方法,研究变动水沙补给条件下山区冲积河流的动态平衡特征以及河流受扰动后趋于平衡的调整过程。本文首先建立了山区冲积河流的形貌动力学模型,并通过已有的水槽试验数据对模型进行了验证。然后将模型分别用于分析周期性进口水沙补给条件和周期性侧向阵性泥沙补给条件下的河床演变,发现河流能够通过长期调整达到动态平衡,此时在河流进口和阵性泥沙补给区均存在洪水过程边界层现象。洪水过程边界层内的河床随非恒定水沙补给过程持续调整,洪水过程边界层外的河床则保持恒定。洪水过程边界层产生的必要条件为泥沙补给和水流挟沙力之间的不匹配。洪水过程边界层外的河床平衡参数受水流过程非恒定性的影响,但不受泥沙补给过程非恒定性的影响。对山区河流形貌动力学方程的数学分析发现,均匀沙条件下方程为非线性扩散方程,非均匀沙条件下方程为非线性对流扩散方程,且非均匀沙的分选性越差则方程的对流特征越显著。数值计算表明,方程对流特性所产生的床面分选波可能造成洪水过程边界层的破坏,此时洪水过程边界层内的河床调整依旧显著,但在洪水过程边界层外的整个河段内都存在持续的低幅推移质层。特别地,洪水过程边界层的破坏只在非均匀沙分选性很差的条件下发生。将模型用于分析震后受扰状态下的山区河流趋于平衡的调整过程,发现卵砾石(粒径大于2 mm)补给的增加会导致河床淤积;沙粒(粒径小于2 mm)补给的增加则会导致河床冲刷,其原因在于细颗粒泥沙的“魔术沙”效应,即细颗粒泥沙的存在会导致床沙可动性的显著增加。由于河床高程的调整主要受扩散过程控制,方程的一阶近似解具有随时间指数衰减的形式,因此基于线性变率方程的指数型滞后响应模型能够适用。而床面级配的调整受对流和扩散过程共同主导,其调整过程具有多尺度性和非单调性的特征,从而导致指数型滞后响应模型失效。