水工水力学是流体力学学科中水动力学分支的主要组成部分，其主要服务对象是水利水电建设工程。因此水力学研究所作为行业科研的主力团队，一方面要面向工程建设的需求，一方面须加强自身的学科建设，也就是说，一方面要提高团队的理论素养，一方面要提高解决实际问题的能力。
    50年来，我们在围绕高坝泄洪消能问题的研究中，拓展了新型消能工与高速水流问题（空化、空蚀、掺气、雾化、脉动、振动等）专项研究；为了结合水库、河岸的安全运行要求，我们开展了溃坝洪水计算、水库风生波和滑坡涌浪的调查与试验研究；面对日益严重的水环境与水灾害问题，我们开展了泄洪风险图、河冰水力学、城市河流与景观等课题研究：为迎接日渐增多的调水工程，我们进行了明渠不恒定流和水力控制技术研究；为适应向海详近軍、开发新能源的大趋势，我们开始涉足于河口海湾涌潮计算和波浪能利用的问题……。凡此种种表明，学科建设与为工程服务二者密切相关，是工程实践中的问题促进了学科建设，学科的发展又回报于工程建设。

2.1 泄水建筑物枢纽布置水力学问题
    在水利水电枢纽布置中泄洪建筑物占有举足轻重的地位。我院覃修典副院长一再强调，要把枢纽布置作为一个重要的宏观问题进行研究，水工所老所长陈椿庭于1988年主编的“高坝大流量泄洪建筑物”一书，总结了我所几十年来在模型试验中，对枢纽布置所取得的经验。50年来，我所为全国的大、中、小型水利水电枢纽的泄水建筑物布置做了大量的调查与研究，提出过不少有价值的改进意见和合理建议。
    例如，导流洞改为永久泄洪洞的水力学问题研究，漩流式竖井消能形式，泄洪洞的龙落尾体型，以及泄洪建筑物下游护坡不护底的方案布置，小湾枢纽布置中节省了一条泄洪洞的建议等等，都是值得称道的研究成果。

2.2 泄洪消能与防冲
    目前，我国髙坝建设已从开始的近100m级发展至300m级阶段，泄洪流速相应从早期的20-30m/s发展至当今50m/s以上，水工水力学研究面临的泄洪消能任务十分艰巨。
    在高坝泄洪消能方面，我所结合不同条件，研究过多种‘新型消能工’，其中，最具特色的是：广东流溪河拱坝的高、低差动挑流，新丰江支墩大头坝的坝面溢流，三门峡左岸两条泄洪隧道采用的扩散线斜挑坎，刘家峡左岸泄水孔及右岸溢流道采用的异形鼻坎，石泉空腹坝后接的消力戽，东江双曲拱坝采用窄缝挑坎，安康、五强溪、岩滩溢流坝上的宽尾墩与底流、戽流等的联合消能工，水布垭台阶式溢流道与挑流联合消能工，二滩、溪落渡等拱坝过水表深孔双层挑流对撞与水垫塘的联合消能工，公伯峡竖井旋流消能等等，既节省了工程量，又简化了施工、可认为都是在泄洪消能方面的创新点。
    此外，我们还着重研究了泄洪建筑物下游冲刷的模型模拟问题。上世纪60年，我所曾用混凝土块体模拟岩石冲刷,后来又在模型中采用多种冲刷材料（粘土、粘土与水泥混合物、石膏、混凝土块体等）模拟尾水河床冲刷试验，虽然最终因材料的比尺效应问题，只能给出定性的数据，但毕竟是一次有益的尝试。
    再如，在总结大量的实测资料的基础上，陈椿庭在1963年，根据其静水垫消能的原理，提出了高坝挑流消能局部冲刷深度的估算方法，虽然只是一个冲刷深度的经验公式，但它形式简捷，参数与系数清晰，至今仍流行于全国。上世纪70年代后期，我所研究生在覃修典等人的指导下，又提出了动水垫消能的原理。近来我所又有人采用数值模拟方法对水垫塘底板的受力进行了分析，进而建议挑流消能的下游深水垫塘可以护坡不护底。
    在近期任务中，我所结合向家坝的特定条件，又研究了高坝底流消能的新型式。
2.3 高速水流问题
    20世纪50年代，随着国内水利水电建设髙潮的到来，水工建筑物中的髙速水流问题被提上了研究日程。关于‘高速水流’还没有公认的定量解释，通常认为水流流速在30m/s以上，即属于高速水流。它的特点是：髙速水流紊动导致水流掺气；高紊动水流产生的压力脉动，可能引起轻型结构物流激振动；在局部边界不适的地方，常出现压力下降，进而产生空化，引起建筑物空蚀破坏；高速挑射水流常产生雾化并对下游河床和岸坡造成冲刷……等，这些特有现象都会对水工建筑物运行带来不便和危害。特别是水流流速达50m/s以上后，这些现象和危害，将更为严重。
    针对上述问题，在20世纪50年代,参照当时苏联经验，拟订的4项研究专题是：
    （1）髙速水流掺气问题研究；（2）髙速水流空化空蚀（气蚀）问题研究；（3）水流脉动压力研究；（4）泄水建筑物水流流激振动研究。上述四项研究内容我们简称‘二气二动’，是水工研究所当时最具特色的研究课题。这些专题研究从1958年建院开始，时断时续，一直延续至今。为深入研究这些问题所里专门修建了髙速水流试验厅，并研制建成了活动陡槽、循环水洞、减压箱等三大件。
（1） 掺气水流研究
    * 20世纪50～60年代，我所在林秉南、肖天铎先生指导下，最先开展的研究课题是‘明渠水流掺气问题研究’。首先，通过编译髙速水流论文译丛，了解国内外有关研究现状和成果；在调研的基础上，设计并建制了进行髙速水流掺气研究的专用设备——活动陡槽；同时遵从‘理论分析、室内试验、与原型观测三结合，为工程建设服务的技术路线’，利用已建的活动陡槽对明渠水流掺气的形态与结构进行了较系统、全面的试验研究；。
    * 20世纪70年代末至80年代初，在覃修典先生等倡导下，我所率先进行了水流掺气减蚀技术研究。 鉴于水工结构物空蚀破坏和掺气减蚀作用都是只有在髙速泄水工程中才能见到的现象，室内模拟存在着明显的缩尺效应，于是本专题确立了服务工程建设，从原型观测入手的技术路线。首先选定陕西省冯家山水库溢洪洞为实用性试验基地，1978年，由我所和陕西省水利水电勘测设计院共同完成了该洞掺气减蚀设施的选型试验后，于1980年9～10月，进行了国内首次以检验掺气减蚀效果为主旨的原型试验，並吸纳了全国有关单位参加。这次大规模原型试验，取得了全面系统的实测资料，为掺气减蚀技术的推广应用积累了成功经验。同时，在室内活动陡槽中，系统地研究了设置掺气挑坎后的一些水流基本特性。
    * 20世纪80年以来，我所还有更多的同志，陆续对刘家峡泄洪洞、乌江渡滑雪式溢洪道、二滩1# 泄洪洞、龙羊峡底孔、东江溢洪道、三峡泄洪深孔、瀑布沟溢洪道、紫坪铺泄洪排沙洞、小湾泄洪洞、三板溪泄洪洞、光照放空底孔、糯扎渡溢洪道等工程采用掺气减蚀设施的方案设计进行了模型选型试验和推广应用。对于缓坡段设坎，常常难以维持稳定空腔的现象，提出了局部变坡措施，并取得进展。
（2）水流空化空蚀问题研究
    * 我所开展的有关空化空蚀研究，也是从20世纪60年代开始的。初期。在许协庆、陈椿庭先生指导下，在有限的财力下率先建制了用于进行室内空化试验的‘循环水洞’和‘减压箱’；同时，开展了水工建筑物常用过流体型的初生空化数试验研究；各型转换段的减蚀几何形式研究；过流面不平整度控制指标的研究；闸门槽水流空化特性及优化体型研究；并在文德里空蚀管中进行了抗空蚀材料的实验。
    * 该专题最先从数值计算和模型试验两个方面研究了过流面平整度的控制标准，随后的研究还给出明渠与管道中突体的初生空化数，绘制一系列以H／△（水深／突体高度）为参数的曲线，供设计控制过流面平整度时参考。许协庆等人对空化数的估算方法，边界上空化表面紊动及其交换现象，引起空化的不平整度的体型及控制措施等一系列的理论研究，为解决水流空化对建筑物的破坏提供了良好的基础。，
    * 在服务工程方面主要是针对具体工程问题进行的。关于盐锅峡电站溢流坝的消力池、刘家峡的泄水洞、新安江电站挑流鼻坎、以及柘溪电站溢流坝等工程的防蚀性能，都在我所早期的小‘减压箱’内进行过实验研究。80年代后期以来，则利用新建大型减压箱先后对二滩、三峡等大批泄水建筑物进行了减压模型试验，并进行了大量的原型调研与观测。
（3）水流脉动压力研究
    从1957年开始，我所赵世俊等人就为研究水流脉动压力试验作准备，当时主要的目的是了解脉动压力是否会引起建筑物的振动，关键问题是研制脉动压力传感器，要求在防水性能、稳定性、线性、量程、精度及自振频率等方面均能满足。最初曾在拓溪溢流坝（大头坝）上进行了试验。后来李桂芬回国时也从苏联带了两个电感式的原型观测用的感应器，先后在室内活动陡槽及北京模式口水电站陡槽溢洪道上分别进行了室内试验和原型观测。
    1959～1962年期间，专题组在15个工程的溢流坝面上取得的52点原型观测资料和60点模型试验资料，建立了溢流坝面急流脉动压强的双倍振幅2A与测点水头落差H（上游水位至测点高程差）的关系，其值在2％H～10％H，平均振幅在1％H～5％H之间变化，流脉动压力的平均频率与测点处的水头落差H无明显关系，如原、模型的测点位置相同，所得的平均频率基本相同，不遵守重力相似准则。
    1963年在减压箱内曾研究过真空度对水流脉动压力的影响，结果表明，在水流发生空化之前，脉动压强不随真空度而改变。
    关于护坦底板上点、面水流脉动压力关系问题，1960年我所曾在桃花峪水库泄水建筑物的消力塘地板上进行了测试，首次采取了三个支点电阻式的感应器，取得了其总体脉动荷载为消力塘上水头的45%左右。
    近几十年来，由于计算技术的发展和理论上的进步，在脉动压力统计与点面脉动荷载转换技术上，已有了很大的发展
（4）泄水建筑物流激振动与流固耦合研究
    水工建筑物流激振动和流固耦合的研究，主要是在肖天铎指导下开始的，主要是针对闸门和轻型结构物的振动而言，其技术路线是室内试验与原型观测相结合。:
    * 水工闸门流激振动和流固耦合的研究。
    1960年，在河南三义寨弧形闸门振动原型观测的基础上，水工所在国内外率先提出了“闸门振动的流体弹性理论”，阐明了闸门振动时水流(流体)和闸门结构(固体)之间将产生动力耦合相互作用,即”流固耦合” 作用。同时，又根据“刚度变态”和“质量变态”法，设计了三义寨弧形闸门的水弹性相似模型，开创了国内水弹性模拟试验的先河。此后，我所将流体弹性理论进一步应用到一系列水工建筑物（溢流厂房、坝、渡槽等），确立了一个新的学科分支。
    1970～1972年，通过一系列原型观测，提出了减振处理方案，解决了刘家峡泄水道平面闸门的严重振动问题，该项研究获得了1978年全国科学大会集体奖。
    1978年以来，发展了闸门动力特性及动力响应的水弹性力学的有限元分析方法，同时研制成功可以模拟钢结构水弹性振动的新型模拟材料，使在以水为介质的一般水工模型上进行钢闸门水弹性振动模拟试验时，不但达到容重和弹性相似，而且做到闸门主结构－面板、主梁、纵横梁、支臂和拉杆等构件的几何形式及尺寸的相似。利用这项技术，我们先后进行了五强溪水电站巨型表孔弧形闸门(19 23m-22.6m)和岩滩水电站巨型表孔弧形闸门(15 22.5m-21.5m)两个实际工程的“全水弹性相似”的流激振动模拟试验。
    * 混凝土水工建筑物紊流诱发流激振动的研究
    在这项研究方面，我所专题组提出了考虑紊流压力脉动的时空相关对水工建筑物流激振动的计算方法，并广泛应用于乌江渡、安康、岩滩、小浪底、漫湾等大型水电工程的混凝土泄水建筑物流激振动的计算中。
    在水弹性模拟试验技术方面，率先提出了在以水为介质的一般水力模型上，进行动水中混凝土泄流结构的水弹性模拟试验所应遵循的相似准则和方法，并构建了两个以特殊加重橡胶(容重等于弹性结构材料的容重和弹模按模型比尺缩小)为模型材料的混凝土泄水建筑物的水弹性振动试验模型，成功地对安康水电站中孔消力池中升船机排架-导墙系统和大化水电站消力池中闸墩的水跃型强紊流诱发振动进行了试验研究。
    1992年参加“八五”国家科技攻关项目：“高水头大流量泄洪消能研究”,建立了1：150水弹性模型,研究了拉西瓦坝高250m混凝土双曲拱坝坝身泄洪水舌冲击水垫塘诱发坝身流激振动问题。1999年研究了新疆保尔德溢流混凝土堆石坝坝身泄水陡槽流激振动问题，提出了混凝土泄水陡槽结构的动力特性流固耦合的“解析-有限元”分析方法。
    * 地震动水压力的研究
    水工所还介入了地震动水压力的研究。1963年针对新丰江水库蓄水诱发地震问题，提出了用小参数法解决倾斜坝面地震动水压力问题, 首次解决了计及库水的可压缩性对倾斜坝面地震动水压力的计算，并提出了柱体地震动水压力的计算方法，同年，在国内首次开展了地震动水压力的电模拟试验。
2.4 泄洪洞水力学问题
（1）不衬砌隧洞的糟率问题
    早期，为了节约材料、缩短工期，在一些岩石好的地区，开挖的导流洞或泄洪洞采取不衬砌的方式，但由于水力设计中对洞壁糙率的估计有困难，水工所针对这一问题进行了大量的原型观测，得出了不衬砌隧洞糙率的经验公式，为以后不衬砌隧洞的设计提供了科学数据。
（2）导流隧洞改建永久泄洪洞问题
    随着高水头的明流泄洪洞的不断增加，洞内高流速区的空化空蚀问题越来越被关注。特别是由导流隧洞改为永久泄洪洞的反弧部位，流速高，压力低，极容易产生空蚀破坏。该问题在国家“八五”攻关项目中被列为重要课题之一，我所是专题负责单位之一，曾结合龙羊峡、二滩等工程进行了研究。90年代末期到新世纪开始期间，又结合沙牌、公伯峡、及溪落渡等工程进行了研究，提出了将龙抬头式的布置改为洞内式消能工。例如，在公伯峡电站建议采用的旋流式内消能工，经过原型观测证明是非常成功的。又如，在溪落渡工程建议采用旋流与洞塞相结合的内消能工等。这些研究成果和建议充实了导流洞改为永久泄洪洞的设计空间。
2.5. 明渠不恒定流问题
2.5.1 溃坝洪水研究
    .水工所溃坝波问题的研究始于1958年，当时是为研究三峡大坝溃坝对下游影响进行了模型试验，1964-1965年又作为绝密任务对三峡溃坝水流进行了机理性的研究，1972年，我所又有同志被邀请参加了在陆水进行的三峡大坝溃坝的后期试验。
    .水工所恢复重建以来，在溃坝洪水的理论计算、软件开发、和模型试验方面又继续做了大量工作。
2.5.2 库区滑坡涌浪的研究
    上世纪70年代初，水工所曾为阿尔巴尼亚工程进行过滑坡涌浪模型试验。70年代中期，又试验研究过青海龙羊峡库区山体滑坡问题进行了模型试验，以确定库区周边安全生活区及生产区，提供了滑坡涌浪侵蚀的安全界线。
2.5.3 河口海湾涌潮计算
    1965年左右，水科院成立天津工作组，进行了天津水工所调京之后的收尾工作，并通过模型试验，研究了射阳河挡潮闸及海河裁湾后，盐水倒灌对天津市的影响问题。此次工作中，还研制出随机性模型潮波发生设备及利用化学试剂（硝酸钾）显示盐淡水交界的方法。
    杭州湾钱塘江的涌潮破坏力很大，为消灭涌潮的出现，浙江水利厅曾提出在钱塘江进口筑坝方案，为研究筑坝后杭州湾潮波拥交问题，我所与中科院计算所作进行了数学计算，同时还进行了电模拟计算。该课题考虑了地转加速度影响的二维潮波计算和聚波问题等。
2.5.4. 日调节电站下游河道的不恒定流计算
    20世纪50年代末期，我所曾与北京师范大学共同承担了日调节电站下游不恒定流的计算任务，这一工作为以后的有关研究做了技术准备。
2.6 水库坝坡防浪与波浪能利用研究
2.6.1 平原水库坝坡防浪问题
    20世纪 60年代初期，北方地区大量的平原水库上马，而且又多是土坝，坝虽不高，但是坝线很长，每到有风季节，水库风浪常常淘刷坝坡发生严重破坏。按水电部要求我所成立了研究小组，首先进行了野外工程的实地调查，同时总结国内外已有的经验，建成了长60m的风波槽，对多座平原水库的波浪要素进行了试验研究，同时又进行了洋河、西大洋、鹤地、密云等多座水库的波浪要素的原型观测，提出了风壅水面高度的计算公式，並已纳入当年编写的土坝规范。拟订了计算方法，提出了改进土坝护坡的结构形式，因而参加了的。由于有了上述工作基础，“文革”期间我所承担了我国第一座海上采油平台的防浪任务。
2.6.2 波浪能（发电）利用
    ‘六五’期间，国家科委提出了开发新能源的研究课题，该项目下列出了海洋能开发专题，成立了海洋能领导小组，挂靠在国家海洋局，我所赵世俊参加了科委组织的一系列有关新能源方面的会议，并参加了其中.潮汐能、.潮流能、.波浪能等的专题研究任务。
    1982年初，水利部组织了农村小能源出国考查组，以李桂芬为组长，赵世俊、王连祥、何少苓、刘尚志（机电所）组成的五人小组，赴英国及挪威考查，以波浪能为主要考查对象，兼之学习潮汐能，风能及计算机应用等。他们提出的考查报告已被收录在“水利部出国考查汇编”一书中。
    英国和挪威是研究开发波浪能技术的代表性的国家，他们经过筛选建造了最有成功希望的两种装置，一是振荡水柱式（OWC）另一种是波流式（Ware How）两种皆为300kw装置。1984年秋，基于挪威的经验，我国也选定了振荡水柱和波流两种类型作为研建的首先目标。在波能研究方面，水力学所曾与广州能院研究所，华南工学院合作研建了广东大万山岛20kw振荡水柱式波能试验电站。之后，又与天津海洋技术所合作研建平漂岛仙人桥波流式电站。此外，我所还在波浪研究的仪器设备方面，研制了.随机潮波模拟发生机（模型用）,点头鸭式造波机等。
2.7. 水力控制问题
    水力控制是一门新兴交叉学科，主要涉及学科包括：管道水击，明渠非恒定流，水力机械自动控制（水轮机调节，变速泵调节，渠道闸门调节），系统故障和泄露检测技术，以及大系统的优化设计、运行最优化和现代计算机数字三维仿真等高新科技。
20世纪50～80年代期间，主要对水电站系统中的水锤调压井问题作了大量的研究，同时也进行了多项工程的原型观测，为水电站的管理运用作出了贡献。
    后来，在调水工程中，提出了‘等容量控制法’，为引黄济青工程提供控制方案。近年来，为了适应水力控制学科的发展，确立初步形成的学科理论体系，水力学所成立了水力控制研究室，并在筹建多功能调水工程水力控制模型实验平台。当前，水力控制研究室主要研究两类命题：正命题，在已知水工、机电、自动监测监控系统配置的条件下，研究整个工程水力控制的动/静态特性及其最优控制策略和方法；反命题，在已知工程水力控制要求的条件下，研究水工、机电、自动监测监控系统的最优配置等。在完成了近20项国家级、省部级工程咨询项目的基础上，最近，又接受了国家科技支撑计划‘南水北调工程若干关键技术研究与应用’中‘中线工程输水能力与冰害防治技术研究’的课题任务。
2.8 河冰水力学问题
    1987年末，我所参与了与芬兰合作的溃坝水力学的研究，当年芬兰雷-彼得公司的专家来京时，恰是北京地区寒冷的冬天，京密引水渠道出现了冰冻。芬兰大坝委员会与兰雷-彼得公司的冰问题专家见状后表示愿意参与中国的河冰水力学的研究项目，并于1988年在北京共同召开了中•芬冰工程会议。水工所的部分人员参加了京密引水冰问题的研究，并通过原型观测，测取实际资料，建立了计算方法。同时，与北京水利局、密云水库管理局及科研所等单位，共同提出关于京密引水渠道的防冰塞措施的报告。此后，所内研究冰问题的人员又接受了“引黄入淀”的冰问题研究课题，建立了自己的数学模型，应用于“引黄济青”工程中。
    1989年，我所部分人员参加了黄河委员会到芬兰与环境局关于黄河冰问题谈判，回来后参与了黄河冰问题的研究，进行了大量的原型观测。
    1996年，我所部分人员参加了中国水利学会承办的第13届国际冰工程与研究学术讨论会。同年，我所又承担了国家自然科学基金会批准的冰课题，和水利部批准的南水北调冬季输水冰问题的研究。
    21世纪初，我所结合黄河冰冻问题，首次提出用数学模拟方法估算冰塞，给出了用神经网络系统预报黄河结冰与融冰日期，取得了良好的结果。
2.9 水灾害与水环境问题
2.9.1 洪泛区防洪风险图的制定
2.9.2 河、湖、库水的富营养化问题

2.10 城市河流与景观
    20世纪90年代以来，伴随着科技的进步和国家经济的发展，协调开发与生态保护成为水利水电开发中重要的限制性因素，基于学科发展、国家需求，开展水力学与生态、环境等学科的交叉研究，成为水力学发展的重要方向。根据我国河流生态保护与修复的现实，我们认识到在河流生态恢复方面，以城市河流为出发点，开展城市河流生态恢复理论与技术研究，以此拓展流域生态恢复的水力学技术，丰富和深化生态水力学的内涵与外延是合适的。经过三年酝酿，于2005年12月成立了城市河流研究室。
    研究室成立后，确立了以城市河流生态恢复为核心，研究生态恢复的理论与技术方法，促进水力学和水文学与生态、环境科学的学科交叉；以河道景观建设、河道水力学模拟技术为技术支撑，以河道治理等项目为突破口，促进学科发展；通过城市河流管理提升水系在城市建设中的地位，建设自然、亲水、文明的城市河流为发展目标。
    研究室成立以来，相继开展了世界银行GEF海河流域水资源与水环境综合管理项目水生态系统、河道、湿地保护和管理对策战略研究专项，城市化对河流生态系统的影响及其恢复技术研究，城市河流布局及其景观建设研究，城市河流滨水空间规划方法研究等。具体项目有：延安市城市河流空间景观规划，郑州市城市生态水系规划等区域性规划和河道景观规划工作。与此同时，城市河流研究室积极开展了生态水力学相关理论的探索，先后开展了鱼道水力学研究，研究了生态型鱼巢砖水力特性，河流生态保护的水力学指标，近自然河流设计，栖息地水力学模拟理论与技术等。为我所生态水力学学科的发展奠定了良好的基础。
2.11水力学的可视化
    数字三维可视化仿真技术是计算机仿真技术的重要分支，是计算机技术、图形图像处理与生成技术、多媒体技术、信息合成技术、显示技术等诸多高新技术的综合运用。它在军事训练、三维展示、设计制造、教育培训等领域已广泛使用。国内的都江堰灌区、引黄入晋工程、南水北调工程等都已着手三维可视化仿真系统的开发。
    1998年，我所参加了“山西省万家寨引黄工程全系统运行计算机仿真”，开始涉及计算机视景仿真技术。
2003年，提出开展“南水北调中线工程水力控制计算机数字三维实时仿真系统”，获得国家社会公益专项基金资助，取得了起步性成果。
2.12 水力学测试技术开发与仪器研制
    上世纪五十年代后期，随着国内水利水电建设事业的发展，尤其是大量高坝的开始兴建，出现了许多高速水流引起的新问题。水工研究所在开展这些难题研究（简称“二气，二动”）方面，曾发挥了重要的推动作用，在承接大量工程模型试验任务的同时，曾开发出相应的量测技术，研制了一些专用仪器与设备，在国内已被推广应用。
    在高速水流空化研究方面。原水工所从上世纪50年代起，就开始了高速水流空化问题研究，率先研究了减压箱试验技术的，并在积累了两座小型减压箱试用经验的基础上，于1984年，建成了目前国内具有一流水平的大型减压箱。多年来曾为数十项大型水利水电工程通过减压模型试验，研究泄水建筑物的空化问题。据不完全统计，目前全国总共建成规模不等的减压箱有13座。我所的减压试验技术在应用过程中，又不断完善和提高，在相关的周边附属设备和空化监测技术方面，相继开发了多点测压设备，并成功地被应用。
    与减压箱实验技术同时发展起来的高速循环水洞试验研究技术，也在上世纪50年代起，在空化问题研究中发挥了重要作用，曾被用于研究空化现象机理和进行一些工程的局部模型试验。1984年又兴建了大型循环水洞，其试验段设计最高流速可达40m/s。建成后，由于所内研究方向的调整，装置未能发挥作用。此外，与空化问题研究工作相适应的相关技术，如高速摄影、噪声监测空化等技术也曾得到发展。
    在明渠高速水流研究方面。原水工所曾于上世纪50年代末建成一座可变坡明渠高速水流试验陡槽，坡度可在0°至49°之间变化，水流最高速度可达15m/s。该设备曾被用于水流掺气机理和利用掺气减免空蚀的工程措施等方面的研究。为解决水流掺气浓度和流速的测量难题，研究组经数年探索，研究成功采用取样器与毕托管联用的方法同时测量出测点的掺气浓度和流速，并应用此方法标定电阻式掺气浓度仪，为该仪器日后的推广应用和应用于原型观测，打下了基础。
    在脉动压力研究方面。我所对点脉动压力特性、点脉动压力与面脉动压力关系，以及脉动压力对建筑物安全的影响问题等进行了系统性研究。至今，脉动压力的量测技术和资料分析方法不断发展和提高，压敏传感器的广泛应用和谱分析技术的采用，把这一领域的试验研究提高到较高的水平。
    在流激振动问题研究方面。在流激振动理论发展的同时，振动测量技术也迅速提高。近年来，采用最先进的数字化测量系统，通过多测点、多种测振传感器的观测分析振源，进而对建筑物的安全进行评估，已在多项水利水电工程的原型观测中取得了成功。
    测试技术在水工水力学研究中占有十分重要的地位，许多水力现象观测和基本数据的取得，都仰赖水工测试手段和仪器的支撑，而仪器研制本身常常就是一项攻关专题，在我所各项专题的成果中，无不包含了仪器研制人员的智慧和劳动。尤其是一些专用的一次仪表（传感器）都是我所人员自己动手制作与精心标定的。此外，为了适应大量水力学原型观测的条件与需求，我所仪器研制人员，还开发了许多原型观测中急需的新仪器，如多功能底座、底流速仪、掺气仪、浪高仪、水位测控仪等，有的己被国内兄弟单位采用。
    原水工所曾有一支精干的仪器研发队伍，他们除了满足各课题需求之外，往往是全力投入历次原型观测，同时还得对许多购进仪器进行二次开发，以保证实验室的正常运行和课题研究的开展。
   综观水工水力学试验（室内、原型）测试的主要内容有：水位、压强、流率、流速、温度、位移、振动加速度、水流掺气浓度、空化噪声等。使用的仪器仪表有： 电测水位计与波髙仪、电磁流量计，超声波流量计、流场压强与压强脉动传感器（渗压计，压电晶体传感器）、差压传感器，差压变送器、原型观测用底流速仪（改型毕托管）、旋浆流速仪、激光流速仪、电磁流速仪、水流掺气浓度仪（取样器、电阻式浓度仪、同位素浓度仪）、热球风速仪、空化噪声监听仪（水听器）、结构物振动位移传感器、加速度计、半导体温度计、DASP数据采集系统（循环采集、定时采集）、数据分析处理系统、录相与髙速摄影等。
　

装备的部分仪器

2.13. 水工水力学的原型观测
    在现阶段水工水力学研究的手段主要是以物理模型实验技术为主，由于受到模型中材料特性、水流流速、边界条件和其它复杂因素的影响，存在模型相似率（模型缩尺影响）的问题，特别是在高速水流问题中关于掺气减蚀、空化空蚀的研究，模型相似率的问题更加突出，许多问题需要在工程的实际运行中得到验证。几十年来，随着一大批大型水电工程建成投入运行，计算机技术和新的量测手段的应用，我国的设计和科研工作者一直致力于开展的水力学原型观测工作也在不断提高，並逐渐走向成熟，取得了—大批难能可贵的原型观测资料。
    水工所很早就开始了水力学的原型观测工作，1958年下半年开始研制仪器，自制了观测压力分布、压力脉动、底流速等的仪器。1959年，在北京郊区模式口电站的溢洪道上进行了多种项目的观测，达到了练兵作用。并且在同年编写的《水工模型试验》一书中，专门列了‘原型观测’一章，出版了原型观测仪器埋设的设计图纸等。
    1977年，曾以中国水力发电学会的名义，以水工水力学专委会为主，与水电八局设计院（中南勘测设计院）一起，筹建了乌江渡电站泄水建筑物原型观测基地。这是一次全国有关单位大协作，在乌江渡枢纽的各泄水建筑物上共埋设了168个仪器，并于1982年进行了全面的观测，特别是其中掺气减蚀设施效果的检验和挑流雾化的观测，都取得了预期成果。
    1987年水力学所重建以来，对原型观测工作给予了更大的关注，观测方法与内容不断发展与拓宽。据初步统计，水力学所50年来，在近百项工程中进行了原型观测工作，为研究模型缩尺影响，也为数值模拟方法提供基本参数起了重要的作用。我所进行过原型观测的工程有：
    * 岸边溢洪道 — 模式口（两次）、黄壁庄、鹤地、龙颈、盐锅峡、刘家峡（多次）、鸭河口、大伙房、碧口、官厅、东江、鲁布革等工程；
    * 溢流坝工程 — 流溪河、丰满（多次）、 柘溪、上犹江、双牌、新丰江、水府庙、丹江口、石泉、凤滩、乌江渡（多次）、 大化、安康、岩滩、东风、二滩（多次）、大朝山等工程；
   * 溢流坝厂房顶溢流 — 新安江（多次）、上犹江、池谭、修文、窄巷口、枫树坝、凤滩、石泉、乌江渡（多次）、漫湾等工程；
    * 泄水洞及输水洞观测 — 岗南、流溪河泄洪洞、松涛、三门峡、梅山、佛子岭、官厅、皎口、岳城镇、恒山、西大洋、南湾、以礼河、柘林、冯家山（多次）、乌江渡、石门、小浪底、二滩（多次）、公伯峡(多次）等工程；
    * 闸门及泄水建筑物和通航建筑物的振动观测 —泄水建筑物的闸门及其他部分，经常伴有震动现象发生，严重者会影响建筑物的安全，由于模型比尺效应问题，这在模型试验中很难准确的模拟。所以，原型观测是正确判断研究成果的重要的手段。从1958年开始，先后进行了 三义寨、岗南、岳城镇、官厅、新丰江、夹马口、海河闸、葛洲坝、岩滩、石泉、乌江渡、三峡船闸(多次)等近20项工程的观测；
    * 波浪观测工作 — 水工所于60年代开始研究平原水库放浪的研究，因此也就进行了多项的波浪观测项目。例如鹤地水库、产芝水库、东平湖水库、洋河水库等坝前的波浪及风壅水面的观测，为了配合我海上采油工程的修建，我所研制了第一台海上采油平台的波浪观测仪器，并且进行了长约一个月的观测。
    * 冰情观测 — 为配合京密引水渠道防冰、黄河中游的冰情预报，水力学所与北京有关单位引进了芬兰的部分仪器，进行了风速、气温、冻冰温度、融冰温度、冰盖形成及厚度等项目的观测，为冰情预报起了很大的作用。
    水力学（水工）研究所水力学原型观测项目一览见下表：

历年水力学观测项目统计表

续表2-13.  历年水力学观测项目统计表

 续表2-13.  历年水力学观测项目统计表

二滩观测

公伯峡观测

三峡船闸观测
　

2.14. 参加国内工程咨询
    水力学所的一些中老年专家，大多参加过国内某些大型工程的咨询、调查、审核、验收等工作。一般由部各主管部门或规划设计院主持，有关设计、科研、高校和流域机构派人参加，涉及的问题从选址开始，有施工期导流、渡汎，水库初期蓄水，大汛安全泄洪,泄水建筑物试运行，河、库岸边冲刷等等。据不完全统计，我所技术人员曾参加过咨询的工程项目有：丰满、白山、刘家峡、以礼河、石泉、安康、三峡、二滩、小浪底、洪家渡、枫树坝、东风、五强溪、隔河岩、瀑布沟、小湾、溪落渡、向家坝、公伯峡、天桥、泸定等。参加这些咨询活动，一方面为工程安全出谋划策，取得了主办单位的好评，更重要的一方面是，我们从中学到了许多工程知识，开扩了视野，培养锻炼了干部。