波浪作用下墩柱周圍局部沖刷機理研究.pdf

1、在海岸地區(qū)，引起泥沙運動的最主要動力因素是波浪。從波浪進入淺水開始“觸底”的時候起，波浪將會在岸坡發(fā)生反射、變形，甚至破碎。海上建筑物如海底管線、小尺度樁柱、大尺度圓柱、防波堤、人工島等較多修建在海岸地區(qū)。當(dāng)這些建筑物在海洋中存在時，建筑物附近的水流速度分布將被改變，使建筑物周圍的底部剪切應(yīng)力和泥沙輸沙率值增大，導(dǎo)致局部沖刷。如果沖刷很嚴(yán)重，將對建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性有很大威脅。所以海上波浪作用下泥沙沖刷在海洋工程設(shè)計中被愈來愈重視。

2、 墩柱是一種較常見的海工建筑物，對于墩柱局部最大沖刷深度的研究結(jié)果較多，但對其流場特性研究較少。明基床墩柱是目前研究較少但應(yīng)用前景廣泛的一種海工建筑物，現(xiàn)已用作海上風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)。由于墩柱和基床的雙重影響其局部沖刷形態(tài)和流場特性必然與墩柱有所不同。 本文通過水槽實驗及數(shù)值水槽模型模擬波浪從外海傳入，到斜坡觸底后發(fā)生反射、淺水變形、泥沙起動、墩柱及明基床墩柱局部沖淤的完整過程。并試圖利用有限的實測資料及數(shù)據(jù)對波浪作用下沙質(zhì)海床上

3、大直徑圓柱及明基床圓柱局部沖刷問題及流場特性進行研究和探討。 水槽試驗中，用浪高儀測量不同位置的波高、波周期，通過分析這些數(shù)據(jù)，了解波浪在斜坡前的反射、傳播過程中的變形和墩柱前的反射、繞射，分析波浪場的改變對局部沖刷的影響。用NDV實時測量建筑物附近的沖刷隨時間的變化過程、沖刷發(fā)展階段及平衡沖刷階段不同位置的三維瞬時流速，用地形儀測量了持續(xù)造波15min和60min的三維地形，用數(shù)碼相機拍攝了60min后的三維地形，了解墩柱及明