本文对潮流、波浪、泥沙物理模型变率的影响进行了系列概化物理模型试验研究,并对采用数学模型方法研究变率影响问题进行了初步探讨,主要内容有: (1) 评述了国内外河口物理模型试验研究和物理模型变率影响研究的现状,对变率影响的研究方法和理论依据进行了阐述,指出进行河口海岸模型变率影响研究的重要性和必要性。 (2) 给出进行潮流波浪共同作用下悬沙和底沙(全沙)物理模型需要遵循的相似条件。 (3) 参照长江口北槽航道的具体条件,设计了变率为2.5、4、6、8.33和12.8的五个概化物理模型,其水平比尺分别为200、400、660、1000和1600,垂直比尺分别为80、100、110、120和125。 (4) 对五个模型的潮位、流速、波高、含沙量进行了验证,使得潮流、波浪和含沙量与原型基本相似,为模型变率影响研究提供了基础条件。 (5) 对系列变率模型进行了无丁坝时大潮、中潮、大浪、中浪及其相互作用下悬沙定床、清水动床以及浑水动床试验,研究变率对航道流速、波高、航道冲刷深度以及底沙输沙量的影响。 (6) 在系列模型上进行了三种丁坝布置即一对丁坝(对口丁坝)、一对斜对丁坝(错口丁坝)和两对丁坝(双对口丁坝)情况下的清水动床、悬沙定床和悬沙动床试验,研究变率对航道流速、航道冲淤变化、丁坝坝头冲刷坑深度和冲刷范围的影响。 (7) 建立了潮流作用下变态模型与变率为1的正态模型丁坝坝头冲刷稳定深度之间的关系式,可以通过变态模型预测正态模型中丁坝坝头的冲刷深度。 (8) 从理论上分析模型变率对流速和含沙量沿垂向分布的影响。采用数学模型进行模型变率影响研究,针对系列概化物理模型建立了相应的潮流数学模型和泥沙数学模型,给出了模型变率对潮流流速和航道冲淤变化的影响。