由于卵石仅以滚动、滑动及跳跃方式前进，在通常情况下不会悬浮，因而可不必考虑悬移相似问题，但须考虑起动相似、挟沙相似、河床变形相似等。由于运动规律不尽相同，有其独自的特点。

（1）起动相似：卵石推移质的起动相似要满足λuc=λuo，据以导出起动流速比尺的公式，采用散粒体泥沙的起动流速公式

η、m的取值据1973年以来长江上游宜昌水文断面坝上17号断面及寸滩水文断面实测卵石推移质资料，长江上游卵石起动流速经验值η=1.08，m=1/7。

可导出

为解决补给来源相似问题，将模型做成局部动床；模型沙的η值可通过水槽试验确定，原型卵石的η值通过分析原型实测资料确定。由于原型卵石比较扁平，在相同条件下应较模型沙更难以起动。在缺乏实测资料时，作为粗略计算可取λη=1。

（2）挟沙相似，卵石推移质动床模型挟沙相似，就是要求单宽推移质输沙率相似。本试验采用公式

可得

（3）河床变形相似。由推移质运动的河床变形方程为

可导出河床变形比尺关系式为

1）模拟技术难度。①所模拟的砂砾石料不是该河床床沙组成部分，而是施工抛投料；②水流条件极为复杂；③天然抛填物情况不明，且多种多样，包括实际抛投料的性质，及水下成型、粗化特性等；④冲刷情况复杂，冲刷量与冲刷时间有着密切的关系；⑤没有所用抛投料的河床验证资料及可供借鉴的同类工程资料（地形资料、流速、流态及输沙率资料），模拟时间不易掌握，影响试验的精度。

2）砂砾石料模拟比尺的确定及模拟料配制。本动床模型采用轻质料模拟，选用四川省荣昌县产的原煤，比重为1.33（即重率γs=1.33g/cm3）。

考虑到模型试验的可操作性及砂砾石料的极限稳定冲刷，取λt2=36（即原型1天的冲刷历时相当于模型40min）。(www.daowen.com)

3）原型砂砾石料级配。150～80mm占10%，80～10mm占40%，10～1.0mm占35%，1.0～0.1mm占15%。考虑模拟料粘性影响，原型1.0mm以下料未加模拟。

冲刷结果如图5-20，从冲刷面形态看，呈规则的流线型冲刷面，冲刷面层明显粗化，冲刷粗化覆盖层对下压料起到保护作用；从冲刷动态看，在该洪峰过程中，粗粒径料亦能冲失，但随着冲刷过程的继续，床面不断冲深的同时粗化覆盖层增厚，达到一种动态冲刷平衡状态，形成较为稳定的冲刷层面。上游围防渗墙断面略有冲刷，下游围堰防渗墙处略有淤积。主体冲刷为迎流面冲刷，冲走料部分回落到坎前，部分冲失至下游河床。总的冲刷结果与用天然沙模拟时较为一致。

4）试验成果分析及讨论。从上述试验技术处理来看，各比尺的计算是在λu=λuc的前提下，根据λη=η原/η模=1及λk=1而得的，由于缺乏实测资料，仍为粗略计算的取值。事实上，λη的取值依η原及η模来定。由于砂砾石料的级配特性及冲刷水流环境的限定，原型起动流速及输沙率资料的缺乏使得模拟非常困难，同时国内外又无可供借鉴的相关技术处理措施，因此在采取技术处理措施时，从工程安全角度考虑，要尽量减小试验成果偏于不安全的因素，使试验成果能较好地反映原型情况。

表5-14　为模型沙起动流速试验成果

通过试验，相应模拟料的起动流速系数为1.393（d=0.1～4mm），λη=η原/η模=1.08/1.393，则λd=λh/（）=100/［（1.08/1.393）14/5×10.3］=19.8，取λd=20，相应λqs=280，λt5=55，配制模拟料时，剔除针状、扁平状料，模拟原型砂砾石料径范围80.0～1.0mm，具体级配如下：

图5-20　1984年洪水过程度汛冲刷成果

砂砾石用精选煤模拟，λ1=1∶10，上游垫底左部高程35m，右部高程40m，下游垫底高程35m，坡面线横坐标表示坡顶至坡脚距离，以石渣垫底上缘为0

同时，考虑到模型料的铺设对冲刷效果的影响，进行了两种铺设方式（干铺和湿铺）的试验研究。

如图5-21、图5-22为1981年洪峰（70800m3/s）流量过程下，按两种不同铺设方式进行试验的冲刷结果（铺设形状同前工况），两种铺设方式的冲刷结果非常吻合，上游围堰防渗墙断面处最大局部冲深分别为3.5m、5.0m，上游围堰轴线上27m断面处冲刷较严重，局部最大冲深分别达5.0m、10.0m；下游围堰轴线断面处最大局部冲深为1.5～2.5m。围堰轴线上30m断面处最大局部冲深达5.0m，冲刷面亦呈流线型反坡面。在此冲刷状况下，对后期截流施工不会产生大的影响。由于石块保护度汛方案施工工程量大，结合施工现场实际，该方案在施工组织安排上存在很大困难，因此未予采用。而高低坎方案对于现场施工较为实际，且通过度汛试验研究，砂砾石料的冲失影响不会对后期截流施工产生大的影响。该方案被设计及业主方采用。

图5-21　1981年洪水过程上游围堰模拟度汛冲刷成果图

---干铺；——湿铺
砂砾石用精选煤模拟，上游垫底左部高程35m，右部高程40m，下游垫底高程35m，坡面线水平坐标表示坡顶到坡脚距离，以石渣垫底上缘为0

图5-22　1981年洪水过程下游围堰模拟度汛冲刷成果图

---干铺；——湿铺
砂砾石用精选煤模拟，上游垫底左部高程35m，右部高程40m，下游垫底高程35m，坡面线水平坐标表示坡顶到坡脚距离，以石渣垫底上缘为0