用于研究海岸波浪、水流动力因素同岸滩、海工建筑物相互作用的规律，预测海岸工程设施的实际效果和影响，论证工程方案的技术合理性和实施可行性，是研究海岸工程的一种重要方法。

物理模型按一定的相似条件建立，确定原型与模型各个物理量的比值（又称模型的比尺）。水力模型相似条件，主要包括模型与原型的几何相似、运动相似、动力相似。常用的海岸工程水力模型，有河口、港湾潮汐水流模型和港口、海岸波浪模型。

河口、港湾潮汐水流模型复演天然潮汐水流运动，用以研究河口、港湾的水位变化、水流流场分布和泥沙冲淤等问题，一般按动力相似设计，模型与原型水流相似的必要条件是重力相似和阻力相似。在研究泥沙冲淤变化时，还要考虑泥沙运动相似，其必要条件是原型与模型中泥沙起动流速、沉降速度和含沙量等物理量的相似。河口、港湾水下地形一般宽而浅，设计水流模型时，常采用不同的水平与垂直比尺（其比值称为变率），这种模型称为变态模型（变率等于1时为正态模型）。模型床面在水流作用下不发生变形的称为定床模型，用于研究水流流场分布和水位变化等。在定床模型基础上进行泥沙淤积试验时，称为定床浑水模型。模型床面在水流作用下可发生变形，则称为动床模型，用于研究河口、港湾泥沙冲淤变化。

港口、海岸波浪模型复演天然波浪运动，用以研究港口防浪掩护、港口淤积、海岸演变、波浪与工程建筑物的相互作用、水流波浪作用下浮体系泊系统问题等。

港口防浪掩护试验，一般采用正态定床的整体模型，按重力相似设计，主要研究工程建筑物的平面布置和结构型式、航道走向及其尺度等对港内波高分布的影响。

港口淤积和海岸演变模型，除保证波浪运动相似条件外，还需考虑泥沙运动的相似，研究港口的淤积规律、工程建成后的冲淤变化以及天然海岸岸滩的冲淤变化等。

波浪与建筑物相互作用试验一般采用断面模型，按重力相似设计，研究作用在建筑物上的波浪力、建筑物的稳定性、建筑物的消浪特性等。

水流、波浪作用下浮体系泊系统问题的试验，一般需用空间模型。除波浪运动相似外，还需考虑船舶的质量相似和惯性相似，码头建筑物自身的重力相似（重量相似），自振频率相似，码头防冲系统相似，锚链系统弹性模量相似等。

数学模型根据流体力学、海岸动力学等理论，用一定数学物理方程描述水体运动，在给定的边界条件和初始条件下，采用数值计算方法求解其水力要素。海岸工程数学模型主要包括波浪数学模型、潮流数学模型和泥沙数学模型。

波浪数学模型一般求解相位平均的波作用量守恒方程或相位解析的布西内斯克（Boussinesq）方程等，前者主要研究大范围水域的波浪场分布和台风浪过程，后者主要研究港内波高分布和海工建筑物周围的复杂波浪传播变形。

潮流数学模型一般求解浅水潮波方程，计算海岸地区的潮流速和流向的时空分布，并可通过动量方程中的波浪辐射应力项描述波生流的影响，主要研究海岸工程建设对流场结构的影响情况和港口航道内部的流速分布等。

泥沙数学模型一般求解泥沙对流扩散方程，并借助挟沙力、临界切应力等经验公式处理泥沙源汇项，可计算波浪和水流作用下的悬沙、底沙运动以及地形变化，主要研究港口航道淤积和岸滩冲淤演变等。

数学模型中采用的数值计算方法主要包括有限差分法、有限单元法和有限体积法。影响计算结果的因素还包括计算域选取、网格布置、计算步长和开边界条件给定等。在实际应用中，需针对工程区域的水文条件和地形特征，选取合理计算参数，进行模型率定、验证和预报。数学模型具有速度快、节省人力物力等优点，已成为海岸工程规划设计阶段的重要研究手段。