河流模型試驗

方法分類

河流泥沙的運動和由此引起的河床變形十分複雜，修建水利工程之後引起的劇烈變化就更為複雜，一般很難用理論計算方法獲得滿意的結果。進行河流模型試驗是研究這些問題的重要和有效的方法之一。

正態模型

採用水平與垂直的比尺相同的模型，稱為正態模型。一般因被模擬的河段較長，而水深相對較小，即平面尺度很大，而垂直尺度甚小。為保持模型中必要的流速和水深，必須採用較小的垂直比尺。受試驗場地限制，河流模型的平面比尺和垂直比尺往往不能一致，稱為變態模型，其平面比尺與垂直比尺之比稱為變態率，亦稱變率。

定床河工模型

根據研究內容和要求的不同，可以將模型做成定床或動床，定床河工模型一般用水泥砂漿塑造河床形態，適宜於研究河道的水面線、水流流速和流態的變化及汊道的分流比等問題。如需研究水流作用下發生的河床沖淤變形，套用模型沙塑造河床形態，稱為動床河流模型。為滿足模型與天然河流中泥沙運動的相似條件，一般選用密度小於天然泥沙的輕質粒狀材料為模型沙，常用的有煤粉、電木粉、木屑、塑膠沙、粉煤灰等。

定床河流模型要滿足水流運動相似和動力相似條件，常用原型資料在模型上進行驗證，以確定水面線、流速場和流態的相似性。

動床模型

對於動床模型，除必須保證水流運動相似的條件外，還應滿足泥沙起動相似、輸沙能力相似、河床沖淤變形相似和沖淤時間相似等條件。對於懸移泥沙，還需滿足泥沙沉降相似和泥沙懸浮相似。有異重流運動時又應滿足其發生的條件相似和運動阻力相似，這些都需進行驗證。

河流模型要滿足的相似條件較多，難以全部滿足，只能根據試驗研究的具體要求選擇一部分主要條件進行設計，而允許對某些次要條件有一定程度的偏離。

自然模型法

此外，在研究以河流自然演變為主的試驗中，還有讓水流在平整的模型沙而上流動，由水流塑造出模型河槽的方法，稱為自然模型法。它基於模型與天然河流在河相關係方面相應，而不注重比尺的嚴格相似，因此，適於研究河流演變的一般趨勢。在此基礎上衍化出來的半自然模型法，則是在模型沙面上先人為塑造出象徵性的小河，並布置了所研究河段上已有的固定節點、不易沖蝕的河岸和人工建築物，然後讓水流進行塑造，並研究其演變規律和趨勢。

除了用水作為模型流體外，也可用其他流體進行試驗研究，氣流模型試驗就是研究河流演變的常用方法之一。

所需條件

河流模型試驗所需具備的條件，除了與水工模型試驗相同的要求，如場地、循環水路、流速和壓力測試儀器之外，還要求有加沙機、測沙儀以及適宜的模型沙、沉沙池或其他能收集懸移沙量的設施。