2.5.3.1 实体模型研究
（1）坝区水工模型试验研究。大中型水利枢纽通航建筑物的通航条件，与坝区的河道地形、大坝上游来水流量的大小、不同运行期水库水位的高低、枢纽过水建筑物的运行调度、通航建筑物引航道及其口门区的布置、过坝船舶（队）的大小和航行性能等有着十分密切的关系，仅按经验或一般规定布置的线路往往难以判断在通航建筑物建成后，在整个运行年限内的通航条件。水工模型试验（在多沙河流上的水利枢纽的水工模型试验，尚应配合坝区泥沙模型），可以综合地反映上述各种因素之间的关系，藉以对坝址上、下游水流条件的变化及其对通航的影响进行分析和判断。
通航建筑物整体模型试验研究的工作，通常在1∶100 比例尺的模型上进行。试验研究的主要内容包括：
1）引航道口门区及其附近河段的流速、流态。
2）枢纽泄洪或通航建筑物充、泄水在引航道内引起的往复流。
（2）船模航行试验研究。在参照水工模型试验取得的流速流态成果，直接对照现行有关规定判断通航建筑物引航道的通航条件时，往往存在一定的困难。在同样的规定和试验成果面前，对各种因素的影响，在分析时往往会得出不同甚至完全相反的结论。船模航行试验可以得到反映方案布置的水流条件对设计船舶（队）进出引航道的航速、操舵数据和航迹线等综合适航性能的资料，在一定程度上可以弥补这方面的不足。目前进行这方面试验采用的方法大致有以下两种。
1）按照相似性原理，制作与设计船舶（队）性能相似的小比例尺模型船，在设计的通航建筑物布置、通航流量和通航水位的同比例尺水工模型上，对船模进行由主河道进出引航道的航行试验，记录航行过程中的航速和舵角，测量航行过程中的船位和航迹线，分析论证船舶（队）进出引航道的航行条件。
2）利用通航建筑物布置资料和在水工模型上取得的流速和设计船舶（队）的性能等资料，在模拟器上对船舶进出引航道作航行性能和航行条件的模拟试验。同样通过记录在模拟船航行过程中的用车和用舵资料，分析判断原型船舶（队）进出引航道的航行条件。
以上两种方法都必须有水工模型提供设计船舶（队）航行性能和流速资料，但后者可不需制作船模，只需使用实体模型的流速、流态资料和由电子计算机及电子模拟操纵器组成的一套通用设备及相关的软件；与前者相比，模型制作的工作量明显减少，对试验条件的改变也比较方便，且只要有相关资料，还可模拟风及夜航等航行条件。
随着数值模拟技术的进一步发展，通航条件的研究，由目前的以实体模型研究为主、用数值模拟研究为辅，发展为用数值模拟研究为主，辅以必要的实体模型研究，可能是今后通航条件研究的发展方向。
（3）坝区泥沙模型试验研究。在含沙河流上通航建筑物的通航条件与水库泥沙淤积的关系十分密切。泥沙淤积不仅使引航道及其口门附近的通航尺度发生变化，同时随着水下地形的改变，将导致通航水流条件产生变化，因此需要通过泥沙模型对一定年限以后，通航建筑物布置的泥沙、水流条件，进行长系列的验证试验。(www.xing528.com)
坝区泥沙模型试验的工作，通常在整态1∶100 比例尺的模型上进行，试验场地有困难时，模型比例尺可适当缩小，及至采用只缩小平面比例尺的变态模型。但缩小后的模型比例尺，不宜小于1∶200。按照通航建筑物的布置和设计通航流量及相应水位，采用经过论证确定的偏于安全的水沙过程，在研究水库泥沙淤积基本规律的基础上试验研究以下主要内容。
1）不同水沙典型年，水库、通航建筑物引航道及其口门区附近泥沙淤积的数量和过程。
2）淤积物的颗粒组成。
3）引航道及其口门区附近泥沙淤积的部位和形态。
4）泥沙淤积在引航道口门区附近引起的对水流条件的影响。
几十年来，我国在黄河和长江上随着水电工程建设的发展，进行了大量泥沙研究工作。国家对工程泥沙研究在人力、物力方面的投入，远远超过世界上其他国家，泥沙专业的广大科技人员对研究工作作出了重要贡献，取得了不小的成绩，在学术成就和工程的实际应用等方面，处于举世公认的领先地位。但工程泥沙研究是一门应用科学，研究涉及的因素多且复杂，研究成果要经受工程运行实践的检验。研究的理论、方法和采用的条件与研究成果，与原型间相似性的关系极大。研究所采用的条件的合理性、试验研究方法的科学性和判断试验成果标准的正确性，都尚待进一步总结和提高。在这些因素之间，相对比较，对试验研究成果相似性影响较大的因素，首先是试验采用的水沙系列如何尽可能地与实际发生的过程相接近，采用的模型沙如何使之与原型河道泥沙的冲淤特性相符合。前者的难处首先在于水沙系列受自然条件和人为因素的影响在不断的改变而具有复杂、多变的特点，其次是往往要求进行试验预测的年限过长，从几十年至近百年，要根据已往的资料，对未来发生的水沙过程，事先进行预测并在模型上进行预演，其难度和正确度是可想而知的。目前在试验中通常采用的方法是选择历史上一定时段的水沙记录资料进行假定，其结果往往过分的安全，难以与实际发生的水沙系列完全相符合；后者的难处在于目前要做到模型沙能同时满足冲刷和淤积两个方面的相似，在技术上尚未完全解决，目前通常采用的方法是通过典型河段模型试验与已有的原型淤积资料相验证，以两者达到淤积相似为准。在模型的冲刷相似问题没能够解决之前，如何能够达到模型的淤积相似，因此，在如何进一步实现模型试验中的冲刷相似，弄清冲刷相似与淤积相似间的相互关系等方面，尚待深入研究，这一点对研究动水冲沙的措施中尤为重要。我国围绕在黄河、长江上建坝，研究工程泥沙问题已有几十年经验，已经积累了大量原型验证资料，加强对已经得到验证的研究成果深入总结，有可能在工程研究的理论和方法，进一步弄清该学科尚存在的“灰色地带”等方面取得新的进展，并也有可能在从以实体模型为主进行研究，向以数学模型为主研究的过渡方面，在从目前针对大量工程方案进行重复性的试验验证为主，向深入探求工程泥沙科学基本规律的研究为主的过渡等方面，取得新的突破。
2.5.3.2 数值模拟研究
数值模拟研究是20世纪末随着计算机技术的发展，开始采用的一种新的研究手段，目前，这种方法已在世界各国水工和泥沙研究方面逐步采用。
坝区及引航道水流条件和泥沙冲淤变化的实体模型研究，在解决问题的同时，存在着研究工作投入大、时间长，随着引航道布置方案的改变，重复试验的工作量较大。因此，根据世界各国的经验，随着高速度、大容量的电子计算和模拟技术的飞速发展，数学模型研究得到了迅速发展。与实体模型研究相比，其特点是速度快、效率高、费用省，在不长的时间内可研究的方案多。因此，对工程泥沙比较方案的研究和对远期问题的研究，似应在提高研究成果准确度的基础上，逐步向以数值模拟为主的方向过渡。
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