河工模型试验

我国河流上建有越来越多的大、中型水利工程，如长江三峡、南水北调、防洪与河道整治等工程，以及各种港口码头、航道、取排水设施、滩涂开发利用等，这些水利工程的建设将显著改变河流原有的水文情势及生态环境，包括水文泥沙条件、河床演变、航道安全、生物物种和河流湿地等一系列的显著变化。作为一个复杂而又特殊的自然综合体，河流在自然情况下以及在修建建筑物后所发生的演变过程，对人类生产活动影响甚大。为了保障防洪安全，维护河流资源的综合利用，保护生态环境，人们通过研究预测与治理来制定工程规划，并进一步控制河床演变过程。

河床是河道水流与其底部泥沙相互作用的产物，在相互作用过程中逐渐形成适应水流的河床形态，水流的变化影响河床的冲刷和淤积变化，河床的冲淤变化也反过来影响水流变化，对于挟沙水流来说，水流和河床是一对矛盾的统一体，相互制约和作用，这种演变过程会使河床发生纵向和横向的变化。大多数河床演变和河道整治影响的变形过程都非常复杂，往往很难直接用分析研究和计算方法求解，而利用模型试验则可能直接方便地观测到。因为河工模型试验可以模拟一定的空间与时间范围内天然河流的某些演变过程或预测修建工程后的发展趋势。因此，近一个世纪以来，这种解决工程问题的手段越来越多地被加以利用，模型试验的理论与技术也得到了一定的发展。如，天然河流和水库上、下游河床的冲淤变化问题、河道整治建筑物或桥墩附近的局部冲刷问题、海岸港口或河口整治的泥沙问题、水利枢纽和电站机组的泥沙防护问题、渠系的泥沙问题等，都可借助于河工模型试验进行研究。2100433B

河流模拟是预测河流演变过程的重要手段，它包括了数值模拟和河工模拟（简称数模和河工模型）两个部分，是一项专门研究水流和泥沙运动以及河床演变的技术。数模和河工模型在科研及工程实践上得到广泛应用，特别是进入21世纪后，随着计算机技术的迅猛发展，数模的应用到达一个崭新的阶段。数值模拟和河工模拟数理方程利用数学模型使用电子计算机进行计算的方法，在河流问题的研究中获得了广泛的应用与发展，具有迅速、准确、能节约大量人力、物力与时间的显著优点。与物模相比，国际上一些发达国家在数模的应用上已居于领先地位。尽管如此，物模在重大水利工程及科研方面的应用仍有不可替代的作用，如在河槽形态的发展中不能适当的简化以及问题的三维性质占有十分重要的地位时，或在试验范围内水流通过重要的水工建筑物情况下，难以用数理方程表达时，数学模型仍然不能替代物理模型。在许多情况下，常采用数学模型与物理模型相结合的研究方式，以求得问题的解决，例如，在长江葛洲坝和三峡枢纽工程的泥沙问题的研究中，就大量地采用两者相结合的方法。

内容介绍

《水工与河工模型试验》主要介绍水利工程中各种水流模型试验，包括模型试验理论基础、河工模型试验、水工模型试验、模型设计制作与验证、试验设备与量测技术、试验数据整理与分析等。书中除阐述一般理沦和试验方法外，还尽可能结合实例进行介绍。

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魏国远、卢金友等。 2100433B

长江水利委员会长江科学院、黄河水利委员会黄河水利科学研究院。