第1篇　物理模型几何变率影响研究

第1章　河口物理模型与变率影响研究现状

1.1　问题的提出

我国海岸线长18000多km，有平原入海河流150余条。在河口治理和港口航道建设中，水动力及泥沙问题研究是工程建设的关键问题。目前主要研究手段有：水文泥沙、地形等现场资料测验和分析，水流泥沙数学模型计算，物理模型试验等。

水流泥沙数学模型是根据水流、泥沙运动规律，建立基本数学方程式，用数值方法求解这些方程式，得出水位（潮位）、流速和河床冲淤厚度的近似解，分析和预测工程实施前后水动力和河床变化情况。根据研究要求和条件，数学模型可采用一维、二维、三维模型。目前一维和二维水流、泥沙数学模型已较广泛应用于实际工程的研究中；三维水流和泥沙数学模型的研究日趋深入，已用于解决桥墩局部冲刷等问题。但是，由于水流（紊流）与泥沙之间的相互作用机理还不十分清楚，泥沙的运动规律还有待完善，因此，三维泥沙数学模型在工程应用上还需加强。

水流泥沙物理模型是将河道地形和水流、泥沙运动特征及冲淤时间等按相似原理缩小成模型，模拟特定时段内的水流泥沙运动，得出河床演变的相似情况，用来分析和预测河床的变化。

虽然数学模型具有节省人力、物力和时间等优点，但物理模型试验比较直观，特别涉及工程泥沙冲淤等复杂问题时，仍不失为研究河口治理问题的重要工具。

物理模型的理论基础是相似理论。根据相似理论的要求[1-5]，物理模型以正态为宜。然而由于河口海岸地区水域很大，进行正态或小变率（即模型水平比尺与垂直比尺接近）的泥沙模型试验几乎都不现实。目前国内已建的河口模型水平比尺一般在600～2000，垂直比尺为60～150，变率（水平比尺与垂直比尺之比）为6～15。能否在这些变率的模型上开展泥沙研究，几何变态模型的适用范围和变率的限制，特别是何种比尺下才能进行波浪潮流共同作用下的泥沙物理模型试验，也就成为需要研究的重要课题。