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地貌-沉积体系下粒度分布在空间和时间维上特征的形成和演化，一直是地貌学、沉积学和沉积动力学领域研究的重点。本文着重对这个问题中的3个方面进行了研究。这3个方面分别是：(1)粒径趋势形成的正演模拟，(2)地形均衡态与粒度均衡态的时空特征及其影响因素，和(3)粒度信息的地统计特征及其动力解释与应用。
研究上述3个方面的理论基础是混合粒径下的沉积物输运模型。
本文第2章总结和综合了前人的工作，明确了计算各个粒级沉积物输运率的方法。推移质沉积物输运计算选用了Bagnold型推移质公式。悬沙输运计算在采用经典的Rouse悬沙剖面公式的同时，在计算参考悬沙浓度时采用了考虑不同粒级沉积物“暴露—隐蔽”作用后的临界起动切应力。
粒径趋势分析被广泛应用于判断海洋环境中沉积的净输运方向，但是至今它的物理机制尚不清楚。本文第3章通过建立一维、单向流条件下的数值模型，采用正演的方法模拟粒度参数在输运方向上的分布，以评判物源特征和沉积动力过程的影响，初步探讨粒径趋势形成的物理机制。数值模型实验的初步结果显示，在恒定物源下由于水动力条件的空间差异导致的沉积物粒度参数的空间分布符合粒径趋势分析的假设，而在恒定初始水动力条件下，由于物源的变化导致的粒度参数的空间分布不符粒径趋势分析的假设。在本文模型实验的前一种情况下，粒径趋势分析中所定义的两种类型的粒径趋势是由于沉积物输运强度的空间梯度造成的，同时指示沉积物的输运方向。
地貌-沉积系统的均衡态特征及其演化过程，不仅包含地形的均衡态及其演化，还包括地表沉积物粒度特征的均衡态及其演化。本文第4章采用与第3章相同的正演数值模型，从时间-空间断面上，尤其是从1维时间的序列上，研究了地形均衡态、粒度均衡态的特征及其影响因素。
研究发现：首先，地貌．沉积体系的演化存在3个特征时间，按照出现的先后顺序分别为：粒度演化中第一型峰达到峰顶的时间(T1)和第二型峰达到峰顶的时间(T2)，地形和粒度达到均衡态的时间(T)。其次，从各粒度参数演化与地形的演化几乎同时达到均衡态，整个地貌—沉积系统具有统一的达到均衡态的时间，细颗粒组分和地形变化速度的演化进程相近。再次，粗颗粒组分的演化过程塑造了代表粒度整体特征的平均粒径和中值粒径的演化过程，粗颗粒组分在粒度演化的驱动中起重要作用。最后，地貌—沉积系统均衡态特征(包括三个特征时间T1，T2，T，和平均粒径的第一型峰高度H1)受外部因素(初始沉积物的平均粒径、分选系数、断面平均流速、和初始坡度)的影响发生规律性的变化。这些变化中各因素对T的影响部分可以用沉积物输运能力的差别进行初步解释。
粒度信息是具有空间属性的，因此为地统计方法的应用提供了可能。从空间水平2维的层面，利用地统计的方法，本文第5章系统分析了粒度信息的地统计特征，发现了反映空间相互作用尺度的参数变程与粒径之间独特的关系：粒度组分越细，变程就越大，在3.4 ψ，4ψ和6 ψ是增大速度变化的转折点，其中尤以4 ψ时变程的变化最为显著。这一关系可以通过非均衡调整长度和各粒级相对底质输沙能力的概念予以解释。在应用上，可以将平均粒径或者中值粒径的变程作为粒径趋势分析中的特征距离；在变程与粒径的关系中，变程突然显著变大的点对应的粒径是冲泻质可能的粒径界线。