利用模型与原体的物理相似性，而进行灌溉排水的模拟试验。这种模拟能较好地反映研究对象的物理特征，通过模拟试验，揭示某些未知的重要客观现象，显示其内在规律。物理模拟可分为两种。①直接物理模拟:用水流直接体现运动之间的相似性。例如模拟灌溉条件下，水在沟畦中的运动，可采用沙盘或具有一定宽度的土槽，作成形状与大田相似的灌水沟和畦块，通过放水观测其流动过程中水舌向前推移和水分向下入渗情况;又如模拟渠道渗漏或沟(管)排水引起地段内地下水位升降以及渗流量变化，可采用砂土渗流槽模型。②间接物理模拟:通过测定电和热在模型场内的传导与分布，间接测定水流的运动。例如使用电阻网络模型来测定灌排条件下地下水位升降和渗流量变化等，近年来也开始用于预报灌排地区的水盐动态。此外，还有利用粘滞液体在窄缝中流动与渗流相似而制成的狭缝槽模型，利用水阻力管代替不同性能渗透介质而制成的水力积分仪模型，和利用弹性材料作成的薄膜模拟装置，用以测定沟、渠和机井影响范围，以及田间地块的地下水动态等。