通过水力模型试验的研究，可以验证工程设计和计算的结果，并预见原型工程中可能存在的问题，为工程设计和运行提供科学依据。

最早的试验及相似理论源于研究船舶水流和河口潮汐等问题。在1870年左右，W.弗劳德进行了船舶模型试验，提出了弗劳德数，奠定了水流重力相似律的基础。1885年，O.雷诺第一个应用重力相似准则开展了默西（Mersey）河模型试验，研究了潮汐河口的水流现象。1898年德国著名水利专家H.恩格斯创立河工模型试验室。美国水工试验的奠基人J.R.弗里曼创设了美国标准局水工实验室，从事水工建筑物的模型试验研究。20世纪以来，水力模型试验得到长足的发展和广泛的应用，建立了许多著名水工试验室，如美国陆军工程兵团水道试验站、苏联的全苏水工科学研究所、法国夏都国家水力学试验室、荷兰代尔夫特水力研究所以及印度中央水利水电研究站等。

中国于1933年建立了中国第一水工试验所，并在同年筹建了南京中央水工试验所。中国早期开展的试验有1935年进行的淮河杨庄和三河活动坝模型试验。1949年后，水力模型试验随着国内大规模水电建设而得到广泛的应用，并建立了众多的水工试验室。国内大型水利研究机构，如中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究院、长江科学院、黄河水利科学研究院等都建有大规模的水工试验室。此外其他流域机构、水利水电勘测设计院以及高等院校水利系等也大多设有水力学试验室。在20世纪末期及21世纪初，随着中国水电建设高速发展，特别是一大批世界级高坝工程的兴建，水力模型试验为解决诸如高水头、大流量泄水建筑物的水力学难题发挥了重要的科技支撑作用，模型试验的设备条件和测试技术也随之进步。

在水利水电工程中，水力模型试验的应用对象及领域主要有：①水利水电枢纽泄水及过水建筑物的优选布置。②各类泄水建筑物的体型布置、泄流能力、掺气减蚀、消能防冲及水流运动对建筑物的作用力等。③水利水电工程施工过程的导流和截流问题等。④水电站引水系统和调压井的非恒定流等电站水力学问题。⑤溃坝洪水波和水库滑坡涌浪的非恒定流。⑥船闸灌泄系统和升船机的水力学问题等。

水力模型试验中，原型的几何尺寸被缩小（或放大）若干倍，但其几何形态、水流运动现象及主要动力特性均应与原型相似，即必须服从由基本物理方程或因次分析所导出的相似准则，具体包括重力相似、黏滞力相似、惯性力相似、压力相似、表面张力相似及弹性力相似等准则（见水力相似原理）。在实际工程问题中往往根据水流特性、试验目的和试验条件而选定主要的相似准则，按主要作用力相似来设计模型。水工建筑物一般采用正态模型，主要遵循重力相似准则进行模型设计。

水力模型有下列几种分类：①按试验空间范围分为整体模型、单体模型及断面模型。②按固体边界情况分为定床模型和动床模型。③按水流单相或多相分为清水模型、掺气模型等。④按研究对象分为管、渠等水工建筑物试验模型。此外还有研究水电站调压井波动的模型、研究空化的减压模型等。

水力模型的规划设计主要包括：①模型的规划，即根据研究要求，选定模型的范围和类型，根据研究问题的特点与试验条件选定模型比尺。②模型的设计制造。充分利用模型材料的性能，制成精确、价廉和便于观测和改动的模型。③测试系统的布置。按照试验要求选取测点、断面或区段，布置量测仪器设备。

水力模型设计时要注意下列几个限制条件：①为保证模型和原型的流态相似，当原型为阻力平方区的紊流时，应保证模型水流达到紊流的阻力平方区。②为避免表面张力的影响，模型表面流速一般应大于23厘米/秒；为保证流速分布和压强分布的相似，模型最小水深应大于3.0厘米。

水力模型试验需要配备专门的试验设施，如供水循环系统、试验水槽、水洞、生波器、减压箱等，还要配置各种量测仪表以及数据采集处理等设备。