模型試驗是科學試驗中一項重要的研究方法與專門技術，套用甚廣。河工模型試驗是運用河流動力學知識，根據水流和泥沙運動力學相似原理，模擬與原型相似的邊界條件和動力學條件，研究河流在天然河流情況下或在有水工建築物的情況下水流結構、河床演變過程和工程方案效果的一種方法。
基本介紹
- 中文名：河工模型試驗
- 具有：迅速、準確、能節約大量人力
- 包括：數值模擬和河工模擬
- 預測：河流演變過程的重要手段，
簡介,影響,
簡介
河流模擬是預測河流演變過程的重要手段，它包括了數值模擬和河工模擬（簡稱數模和河工模型）兩個部分，是一項專門研究水流和泥沙運動以及河床演變的技術。數模和河工模型在科研及工程實踐上得到廣泛套用，特別是進入21世紀後，隨著計算機技術的迅猛發展，數模的套用到達一個嶄新的階段。數值模擬和河工模擬數理方程利用數學模型使用電子計算機進行計算的方法，在河流問題的研究中獲得了廣泛的套用與發展，具有迅速、準確、能節約大量人力、物力與時間的顯著優點。與物模相比，國際上一些已開發國家在數模的套用上已居於領先地位。儘管如此，物模在重大水利工程及科研方面的套用仍有不可替代的作用，如在河槽形態的發展中不能適當的簡化以及問題的三維性質占有十分重要的地位時，或在試驗範圍內水流通過重要的水工建築物情況下，難以用數理方程表達時，數學模型仍然不能替代物理模型。在許多情況下，常採用數學模型與物理模型相結合的研究方式，以求得問題的解決，例如，在長江葛洲壩和三峽樞紐工程的泥沙問題的研究中，就大量地採用兩者相結合的方法。
影響
我國河流上建有越來越多的大、中型水利工程，如長江三峽、南水北調、防洪與河道整治等工程，以及各種港口碼頭、航道、取排水設施、灘涂開發利用等，這些水利工程的建設將顯著改變河流原有的水文情勢及生態環境，包括水文泥沙條件、河床演變、航道安全、生物物種和河流濕地等一系列的顯著變化。作為一個複雜而又特殊的自然綜合體，河流在自然情況下以及在修建建築物後所發生的演變過程，對人類生產活動影響甚大。為了保障防洪安全，維護河流資源的綜合利用，保護生態環境，人們通過研究預測與治理來制定工程規劃，並進一步控制河床演變過程。
河床是河道水流與其底部泥沙相互作用的產物，在相互作用過程中逐漸形成適應水流的河床形態，水流的變化影響河床的沖刷和淤積變化，河床的沖淤變化也反過來影響水流變化，對於挾沙水流來說，水流和河床是一對矛盾的統一體，相互制約和作用，這種演變過程會使河床發生縱向和橫向的變化。大多數河床演變和河道整治影響的變形過程都非常複雜，往往很難直接用分析研究和計算方法求解，而利用模型試驗則可能直接方便地觀測到。因為河工模型試驗可以模擬一定的空間與時間範圍內天然河流的某些演變過程或預測修建工程後的發展趨勢。因此，近一個世紀以來，這種解決工程問題的手段越來越多地被加以利用，模型試驗的理論與技術也得到了一定的發展。如，天然河流和水庫上、下遊河床的沖淤變化問題、河道整治建築物或橋墩附近的局部沖刷問題、海岸港口或河口整治的泥沙問題、水利樞紐和電站機組的泥沙防護問題、渠系的泥沙問題等，都可藉助於河工模型試驗進行研究。
