水工模型試驗

水工模型試驗屬水力模型試驗的範疇，一般指水利工程中各類建築物水力學問題的模型試驗；至於寬廣水域如河道、水庫和港灣中水利工程設施的模型試驗，則稱為河工模型試驗、港工模型試驗等。 ^[1] 

(1)模型的規劃。依據研究要求，選定模型的範圍和類型，再結合試驗條件、選定模型比尺。一般水工建築物採用正態模型，按弗勞德相似準則設計。樞紐整體模型比尺一般為1:50〜1:120，單項泄水建築物整體模型為1:20〜1:80，局部或二元模型比尺為1:10〜1:50；管道工程如船閘灌泄水系統模型比尺為1:10〜1:30；閘門止水縫隙切片模型比尺為1:1〜1:5等等。當研究泄水建築物下游的消能沖刷問題時，需要在模型中設置動牀，參見局部沖刷模型試驗。 ^[2] 

（2）模型的設計製造。充分利用模型材料的性能，製成精確、價廉和便於觀測和改動的模型。製造模型的材料有水泥砂漿及其他水泥製品、木材、玻璃、塑料、鋼材和磚土砂石等。儘可能考慮材料使用時的可塑性、模型定型後的穩定性以及模型構件的裝配化，有利於重複使用。

（3）測試系統的佈置。按試驗要求選定測點、斷面或區段，佈置量測水位、壓強、流速和流態等儀器設備。 ^[3] 

（4）試驗前的準備工作。在設計模型的同時，編寫試驗大綱和工作計劃。試驗內容和資料要有系統性、對比性和可校核性，要考慮試驗過程中對計劃的補充、修改，在模型試驗全過程中還要建立完整的記錄制度。

在模型製造完成和量測儀器設備安裝後，要進行校核，並記錄精度和誤差，儀器讀數相對高度、零點讀數等，然後進行模型試水，檢查供排水系統，量測儀器設備的運轉情況。 ^[1] 

（1）驗證試驗。在河道模型中觀測模型河流水面比降，驗證河牀糙率是否相似，必要時進行修正。

在管道模型中，由於選用的模型管壁糙度不易修正，只能在測定模型糙率值後，經計算改變模型管道的長度或坡度或上游水頭來滿足水頭損失的相似。

在動牀模型中，驗證水流條件和衝淤情況是否相似，必要時修正模型沙、模型流量及其過程等。

（2）原佈置試驗。對原設計方案進行試驗，觀察水流現象，量測水力要素，對照設計意圖進行分析。

（3）修正比較試驗。針對原佈置試驗中發現的問題，參考國內外已有的科研成果，提出修改比較方案，進行優選。

（4）總結試驗。針對選定最佳方案進行全面系統的試驗觀測，提供充分論證。

（5）資料整理和分析。繪製圖表曲線，並將觀測的數據進行相關分析，求出一定的關係式，供設計和科研工作參考。

（6）編寫報告。敍述工程情況、試驗要求、模型設計、試驗設備及量測儀器原佈置試驗結果和問題，修改方案和推薦方案的成果，作出結論並討論存在問題。

由於試驗條件和技術限制，某些現象如邊界層流動、摻氣、空蝕和岩石沖刷等難以做到完全相似，不能簡單地將模型資料引伸到原體，在報告中應作必要的説明。 ^[1]