河工模型试验是解决防洪工程、航道整治等关键问题的重要手段,河床阻力相似又是河工模型模拟的关键问题之一。为了精确的模拟河床阻力,就必须清楚模型在什么样的条件下才能满足由阻力相似率规定的阻力。本文针对长江防洪实体模型要解决的定床和动床阻力问题,通过水槽试验和数值模拟方法的研究,为实体模型试验中阻力的调整提供新的解决途径,丰富了河工模型的定床加糙技术,并提出了新型模型沙的阻力特性有关试验研究成果。(1)通过矩形水槽的Y型糙体及砾石加糙试验研究,得出了Y型糙体、砾石加糙水力阻力与加糙密度、相对高度、水流强度之间的关系,提出了水力阻力计算公式,并分析了加糙对垂线流速分布的影响。(2)通过偏V形水槽加糙前后的试验研究,得出了偏V型断面水槽的水力阻力与床面粗糙度、平均水深、水流强度的关系,分析了加糙前后垂线流速分布和横断面流速分布,加糙与水流强度对垂线流速以及横断面流速分布都有较明显的影响。(3)对比两种断面形态水槽加糙水流阻力结果可知,在同样的粗糙程度下,偏V形断面明渠进入阻力平方区时的雷诺数要比矩形明渠的小;小雷诺数时,偏V形断面明渠阻力系数略小于矩形断面水槽的阻力系数,随着水流强度的增大两者阻力系数趋于相同的值。(4)运用计算流体力学模型对Y型糙体绕流进行二维数值模拟,分析了绕流流场的变化规律,提出了绕流升阻力系数随雷诺数变化的三个区(层流区、过渡区、紊流区),初步揭示糙体增大阻力的微观机理。(5)通过亲水性树脂基复合模型沙的水槽试验研究,得出了这种复合模型沙的沙波运动规律,分析了沙波尺度与水流强度、粒径大小的关系,床面综合糙率与水流强度、粒径大小、沙波尺度的关系,Shields数与无量纲沙粒剪应力的关系。(6)通过多种模型沙和天然沙的Shields数与无量纲沙粒剪应力关系的相互对比,探讨了不同类型沙的沙波运动规律的共性与特性。