通过岩石沉积构造组合判断其形成环境，属于反演过程，正确与否取决于岩石沉积构造组合—沉积环境关系的建立是否合理。由于沉积环境标志的确立表现出极大的复杂性和多解性，导致沉积环境的解释具有很大的主观随意性和不确定性。为直观理解内陆湖盆砂体形成过程、分布规律和几何形态，正演即物理模拟(水槽模拟)方法被尝试使用，以再现天然河道挟沙水流入湖及泥沙(或泥沙絮团)起动、搬运、沉降和卸载过程，并基于“河工模型”比尺效应，对砂体延伸、规模和几何形态进行定量预测。水槽模拟涉及水沙动力过程，从水动力角度对其进行分析，可为合理应用模拟结果提供依据。
水流是陆相湖盆泥沙搬运和沉积的主要介质，存在牵引流和重力流2 种基本类型，两者的水沙动力学关系存在差异，形成不同流动和驱动机制。牵引流的驱动机制是水体的势能向动能转化，流动的水体牵引泥沙运动，水沙存在相对运动且方向大致相同。重力流的驱动机制是密度差，密度差驱动泥沙以不规则螺旋轨迹运动并将水体向上置换，伴随泥沙运动，其邻近的水体以不连续小尺度涡向上流动并占据泥沙置换出的空间，水体与泥沙运动的方向不同。天然河道挟沙水流的动能来源于纵向比降(J)产生的势能；时均流速分布取决于过水断面的形式；复杂的河势、河相、过水断面形势、河道成型淤积体、沙垄及沙波、边壁等边界条件使水体产生由大、中、小尺度涡组合而成且大尺度涡占有突出地位的湍流流动；湍动掺混过程中，发生质量、动量和动能扩散，产生剪切应力，大尺度涡向中、小尺度涡转化，小尺度涡通过黏性作用将湍动能向热能转化，形成水流的阻力损失；雷诺数处于阻力平方区。从泥沙运动力学角度，天然河道挟沙水流属于牵引流，具有二相、三维、不恒定、非均匀、水沙不平衡等特性(钱宁，2003)；流态主要由弗劳德数(Fr)判别，反映了过水断面上惯性作用与重力作用的对比，分为缓流(Fr<1)、临界流(Fr=1)、急流(Fr>1)等3 种，与其对应的河流底床形态分别是：①静平整、沙纹、沙垄，②过渡，③动平整、逆行沙垄。
水槽模拟主要研究具有二相、三维、不恒定、非均匀、水沙不平衡等特性的天然河道挟沙水流进入蓄水体前泥沙的起动、搬运、沉降和卸载规律以及天然河道挟沙水流在惯性作用下进入蓄水体后三维流场环境下泥沙搬运、沉降和卸载规律。水槽床面泥沙的主要受力有水流的推力(FD)、水流的举力(FL)及泥沙重力(W)和泥沙间的黏结力(N)等，推力(FD)、举力(FL)主要取决于水体流速。当泥沙在水体中运动，水体对泥沙的阻力包括黏滞阻力(FV)和压差阻力(FP)，黏滞阻力正比于水体流速(u)的1 次方，压差阻力正比于水体流速(u)的2 次方。流动的水体对泥沙产生的推力(FD)为前述阻力的反作用力。泥沙的运动状态取决于其受力状态及力的平衡关系，水体流速决定了泥沙的受力状态及运动状态。泥沙由静止状态转为运动状态时的临界流速为起动流速(Uc)，泥沙由运动状态转为静止状态时的临界流速为止动流速(U’c)。起动流速和止动流速主要由泥沙粒径、容重及水深所决定且正相关，相同粒径、容重和水深，起动流速一般为止动流速的1.2~1.4 倍。泥沙起动判别标准是推移质单宽输沙率(gb)，其正相关于流速(u)的4 次方，流速细微变化，将极大影响泥沙的起动、搬运、沉降和卸载规律及输沙率。
水槽模拟所采用泥沙的容重和粒级构成，近似于天然河道泥沙的容重和粒级构成。假设泥沙的容重相同，最大粒径为d1，最小粒径为d2。模拟开始时，具有特定初始流速(u0)、水深(h0)的河流进入具有特定长(L)、宽(B)、深(H)的蓄水体。初始流速(u0)必须大于最大粒径泥沙的起动流速(Uc1)，以至于床面所有粒径泥沙在推举力作用下克服床面阻力而起动、搬运。河流在蓄水体中推进时，水深沿程增大，流速沿程快速衰减，泥沙因所受上举力不足以克服重力而沉降，并因与水体流动方向不同而逐渐分离。当推进长度为l(0~10.0m)时，所有粒径泥沙全部发生沉降和卸载，推移质单宽输沙率(gb)降为0。此时作用在泥沙上的流速(ul)必须足够小，以至于小于最小粒径泥沙的止动流速(U’c2)。模拟反映了惯性作用下水体在蓄水体中的流速相对变化(ul/u0)与其推进长度(l)存在确定的关系。在河流初始流速(u0)、水深(h0)不变的情况下，改变蓄水体长(L)、宽(B)或深(H)，流速比值(ul/u0)不发生变化。在河流初始流速(u0)、水深(h0)同时增大，蓄水体长(L)、宽(B)、深(H)不变的情况下，流速比值(ul/u0)会增大，但增大范围有限。上述两种假设，(ul/u0)-l 的关系与模拟时长(t)无关，反映了自然状态下，惯性作用下挟沙水体进入蓄水体时的流速变化情况。
河流在蓄水体中推进时的(ul/u0)-l 关系由湍流特性所决定。湍流的成因和特性研究是认识湍流进而解决工程实际问题的必要途径。当惯性作用对流场的影响大于黏滞作用时，在边界的作用、扰动及速度梯度的作用下，流体系统失稳，产生不同尺度涡(涡的大小及旋转轴的方向是随机的)，湍流开始形成。大尺度涡破裂后形成中、小尺度涡，湍流得以发展和延续。在此过程中，大尺度涡不断地从主流获得能量，动能以湍流级串的形式向中、小尺度涡传递，小尺度涡湍动能以分子热运动的形式耗散(黏性耗散)。湍流是包括河流在内地表水体流动的主要形式，是由各种不同尺度的带有旋转结构涡叠合而成的流动，具有三维、非定常、随机、不规则、有旋、强扩散和强耗散的特性。湍流的上述特性导致流场中不同尺度的流体微团不仅有横向脉动，而且有相对于总流动的反向流动。相邻流体层间不但有滑动，还有混合。湍流的流速描述，不仅要考虑时均流速，还要考虑瞬时和脉动流速。河流在蓄水体中的流动，本质上是一类水体(极性)以湍流射流方式在另一类水体(极性)中掺混流动。不同于“河水与蓄水体不等密度时，发生平面喷流，混合作用仅发生在二维空间”(Bates，1953)。垂直总流动方向，河流水体不同尺度流体微团会持续随机进入邻近的蓄水体并逐层传递动量，蓄水体不同尺度流体微团也会持续随机进入邻近的河流水体，系统的扰动被放大，湍流强度被进一步加强，两者在三维流场充分掺混。湍流的强扩散性和强耗散性导致被卷吸或掺混进入流动系统的水体质量沿程会持续增多，流动水体动量和动能快速扩散进而耗散，流速沿程会以负指数快速衰减。
相对于“变态模型”，“正态模型”要求原型与模型在几何、运动和动力保持完全相似，更适合研究水体结构、泥沙运动和河床变形等水沙动力过程。内陆湖盆沉积过程模拟时，如将模型视为“正态模型”，当河流模型的初始流速(u0)、水深(h0)、流量(Q)、泥沙粒径(d)等参数和蓄水体模型的长(L)、宽(B)、深(H)等参数及原型与模型间的几何比尺(λL)确定后，河流原型的初始流速(u0)、水深(h0)、流量(Q)、泥沙粒径(d)等参数和蓄水体原型的长(L)、宽(B)、深(H)等参数将确定且唯一(不同于“变态模型”)。河流进入蓄水体后，水动力机制发生变化，但流速变化(ul/u0)与推进长度(l)间的确定关系，不因“河工模型”比尺效应而改变。多数情况下，模拟只能反映模型自身的泥沙起动、搬运、沉降和卸载过程和砂体分布规律，依据“河工模型”的“变态模型”理论将模拟结果定量化并扩大应用，可能导致对砂体延伸、规模和几何形态的误判。
齐亚林，楚美娟，程党性，等.内陆湖盆沉积过程物理模拟的动力学分析[A]//第十五届全国古地理学及沉积学学术会议摘要集[C].2018.
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