（1.四川大学 高速水力学国家重点试验室；2.兰州铁道学院)

基金项目：国家自然科学基金委员会和中国水利部联合资助重大项目(59890200)及国家自然科学基金项目(49771055)
作者简介：何文社(1966-)，男，四川大学博士生。

1 模拟河段河道概况

　　黄河包头段位于著名的河套地区。包头画匠营子河段位于包头市新市区略偏东处，距新市区约12km，在昭君坟和磴口之间（昭君坟水文站与磴口水文站相距约53km）。试验河段包括包头黄河公路桥下游1800m，两桥间800m，铁路桥上游3200m，共计约6000m。对昭君坟水文站1934年以来的水文资料整理分析后，按中水3000m³/s的流量考虑，得到原型河段代表性资料如表1。

表1 原型河道水流要素特征值

Characteristic values of river flow in prototype

项 目

取 值

项 目

取 值

河段长度L

6000m

河段比降i

0.1～0.2‰

河道宽度B

1000m

悬移质中径d₅₀

0.028mm

主河道平均宽度b

400m

河床床沙中径D₅₀

0.18mm

平均水深H

4.5m

最大流量Q_1%

6200m³/s

平均流速V

1.7m/s

最小流量Q_min

48m³/s

河床糙率n_b

0.015～0.020

泥沙比重γ_s

2.65～2.70

河滩糙率n_t

0.020～0.030

泥沙沉速ω

0.22cm/s

2 河流泥沙模型相似条件

　　目前黄河动床模型相似律的研究较多^[1～4]，并结合黄河包头河段的特性，采用下列相似比尺关系作为本模型设计的依据。

　　重力相似

λ_V=λ_h^1/2

(1)

　　阻力相似

λ_n=λ_H ^2/3/λ_L ^1/2

(2)

　　由水流连续方程,可分别得出流量及时间比尺关系式

λ_Q=λ_Vλ_Lλ_H

(3)

λ_t1=λ_L/λ_V

(4)

　　悬移质相似