天然河流输送泥沙主要以悬移质和推移质两种方式进行。对于冲积性平原河流，悬移质输沙量一般占90%以上；山区河流虽然推移质较多，但其输沙量仍然远小于悬移质。天然河流大都属紊流，其中存在着许多尺度不等、具有不同运动速度和旋转方向的涡体。从床面上掀起的泥沙颗粒进入主流区后，如果遇到向上的紊动涡体，就会被带入更高层的水流中去，并随水流一起运动，成为悬移质。紊动涡体的向上分速必须超过泥沙颗粒的沉速，涡体尺寸也应比泥沙颗粒的尺寸大，才能使泥沙颗粒悬浮。一般认为，当泥沙颗粒沉速ω/ku_*≥5时，以悬移形式运动的泥沙颗粒很少。因此可以把ω/ku_*≥5作为泥沙进入悬浮状态的临界判别值，式中ω为泥沙颗粒的沉速，u_*为水流的摩阻流速，k为卡门常数。

悬移质在水流中的运动轨迹是很不规则的，沿水流方向的运动速度和水流速度大致相同。悬移质泥沙之所以能够随水流一起做长距离运动而不落淤，主要是因为水流的紊动扩散作用抵消了泥沙本身的重力作用。悬移质在运动过程中与推移质和床面泥沙（简称床沙）之间经常发生交换。其中较粗的颗粒在床沙中大量存在，有机会进行充分地交换，使其含量与水流挟沙能力相等，称为床沙质；较细的颗粒在床沙中很少，当来量不足时不能从床面得到有效补充，其含量取决于流域来沙量，称为冲泻质。通常将床沙组成中小于5%～10%的细颗粒泥沙视作冲泻质。

单位水体中所含悬移质的质量称为含沙量（千克/米³）。水流中含沙量的分布是不均匀的，一般床面附近较大，水面处较小。平衡输沙状态下含沙量沿水深分布可由悬移质运动理论计算。悬移质运动理论主要有两种：①扩散理论。20世纪30年代由美国的M.P.奥布赖恩和苏联B.M.马卡韦耶夫分别提出。他们认为在紊动扩散作用下，泥沙从含沙量较高的流层（通常在河底附近）传递到含沙量较低的流层，泥沙扩散强度与含沙量梯度成正比。这种扩散作用平衡了受重力作用而下沉的泥沙，使含沙量维持恒定分布，据此可得出含沙量沿水深分布公式，如饶斯（H.Rouse）公式。②重力理论。20世纪50年代由苏联的M.A.韦利卡诺夫提出，他认为挟沙水流在运动过程中所做的功，除了阻力功外，还有悬浮功。据此，也可导出含沙量沿水深分布公式。

含沙量沿水深分布公式给出的是相对含沙量分布，不能给出绝对含沙量数值。要解决这个问题，必须研究悬移质泥沙运动中的水流挟沙能力。韦利卡诺夫根据重力理论、R.A.拜格诺基于水流功率理论等分别给出了计算水流挟沙能力的公式。张瑞瑾基于能量平衡，从悬移质具有制紊作用的观点出发，结合大量实测资料，得到了悬移质挟沙能力公式。韩其为从研究床面泥沙不同运动状态出发，推导出高含沙和低含沙水流挟沙能力公式。

在研究悬移质泥沙运动时遇到两个方面的难题：一是泥沙颗粒非均匀性，二是输沙的不平衡性。由于天然河流中悬移质泥沙颗粒是非均匀的，颗粒大小达几个数量级，其力学和运动学性质相差很大，规律异常复杂。很多研究将泥沙颗粒进行均一性简化，得到了一些均匀沙运动理论，但还不能解决实际问题。悬移质输沙具有不平衡性，主要表现在水流的含沙量不等于水流挟沙能力。中国学者沿着从研究颗粒泥沙运动机理出发，到研究群体泥沙运动规律，再发展到解决实际河流的输沙问题的途径，建立了非均匀悬移质不平衡输沙理论。该理论能解释实际中各种泥沙问题，在解决工程泥沙问题中得到广泛应用。