1.6 水力学的研究方法

水力学的研究方法有3种：理论分析法、实验研究法和数值计算法。三种方法互相补充，相辅相成。

1.6.1 理论分析法

理论分析是根据机械运动的普遍规律，如质量守恒定律、能量守恒原理、动量定律及动量矩定律，结合液体运动的特点，运用数理分析的方法建立水力学的理论体系，如连续方程、能量方程、动量方程等，加上一定的初始、边值条件后求解这些方程，就可以得到描述水流运动规律的具体表达式。由于水流运动的多样性，单纯的理论分析解决复杂水流问题在数学上还存在一定的困难。

1.6.2 实验研究法

1.现场观测实验

如天然河道的水位、流速、闸、堰的过水能力，波浪要素（波长、波高、周期），土坝的浸润线观测等。现场观测也称为原型观测，它的优点是观测的结果能反映实际，比较可靠，缺点是难于实施人为控制，不易改变某些变化参数，因此有一定局限性，需要做室内系列实验。

2.实验室模型实验

模型实验是按照一定的相似律将原型水流缩小为模型水流，在模型水流上重演或者预演水流现象，测量有关数据，然后再将实验结果按照一定的相似律换算到原型上去，用于指导设计和工程管理。它的优点是不受场地时间的限制，实验周期较短。但是，实验的精度与相似律的选取和量测技术密切相关。

另外，实验室内还可进行水电比拟实验。它是根据水流与电流相似原理，用电场来模拟流场，然后将测得的电学量按照一定的关系换算成水力学量，如水力学中常用电流来模拟地下水的渗流运动。优点是模型简单，实验时间短；缺点是应用范围窄。

1.6.3 数值计算法

水力学中的许多问题都是用偏微分方程来描述的，这些偏微分方程又很难求得理论上的解析解。但是，按照一定的数值计算方法可以将偏微分方程离散为线性代数方程组，通过计算机进行求解。随着电子计算机的普遍应用，求解多元的线性代数方程组已经不成问题。尤其是对边界条件的改变或者若干个设计方案的比较，对于计算机而言，只要改变输入数据或者修改程序中的部分计算语句即可，然后进行重复的或者相似的计算。同上面所讲述的实验方法相比，它可以推动理论分析的发展，提高实验的水平和资料分析的速度。