將河流按相似原理縮成模型, 在模型內研究各有關因素(水流, 地形)在不同情況下變化的一種手段。 由於在天然情況下和興建工程後河道變形的過程是異常複雜的, 許多河床變形和河道整治問題,往往很難直接用分析研究和計算的方法求解,而利用模型試驗則可能直接方便的解出。河工模型試驗是研究河道水流和河床變形的重要手段之一。
模型的分類,
模型的分類
河工模型試驗可分為定床和動床兩大類。模型水流為清水,在水流作用下河床不發生變形的稱為定床模型;模型水流挾帶泥沙,在水流作用下河床發生沖淤變形的稱為動床模型。定床模型的河床常用水泥沙漿製作,動床模型的河床常用天然沙或輕質沙(如煤粉、木屑、塑膠沙、膠木粉等)製作。原型河床變形不顯著,或雖有變形但對所研究問題影響不大,如研究流態,主流線的變化和汊道分流比變化等問題,往往可以採用定床模型。河床變形顯著或要了解河道沖淤情況時,則要採用動床模型。定床模型只涉及水流因素,要求的相似條件較少,容易滿足。動床模型除水流因素外還要滿足泥沙運動相似條件,由於目前對泥沙運動的規律認識還不夠,模擬技術和材料等方面也都還存在著問題,因而很難完全滿足各種相似條件。
按照模型幾何形狀, 可以將河工模型分為正態和變態兩種。正態模型其幾何形態與原型完全相似。但常常由於場地、供水能力以及模型流態等條件限制,不得不採用水平方向是一個比尺,水深方向是另一比尺的變態模型。
河工模型必須根據相似原理來設計。只有與原型相似,才能將模型試驗的成果引伸到原型中去。河工模型研究的是水流結構,泥沙運動和河床變形。模型和原型相似屬力學相似的範疇。它要求模型和原型在幾何、運動和動力三方面相似。即模型和原型對應部位的線性尺度成同一比例;相應點的速度和加速度方向相同,大小成同一比例;相應點上同性質的力方向相同,大小成同一比例。在模型和原型中符合上述三方面要求的水流稱為相似水流。
