斜向波浪作用下斜坡海床上管道三維沖刷實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近岸帶海床起伏不平，波浪與管道軸線往往也并非正交，斜坡的存在及波浪傳播方向的不同必然改變波浪對(duì)管道的三維沖刷特性，復(fù)雜的沖刷特性威脅著管道的安全運(yùn)營。因此，深入研究近岸帶斜向波浪作用下斜坡海床上海底管道的三維沖刷機(jī)理有著重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文在波浪港池中采用中值粒徑為0.219mm的原型沙鋪設(shè)與波浪傳播方向呈45°夾角的斜坡，斜坡坡度為1∶15?？紤]不同波要素、不同波浪入射角、不同埋深時(shí)海底管道三維沖刷的變化情況，分

2、析管道周圍水動(dòng)力特性、海床形態(tài)演變、三維沖刷發(fā)展過程和形狀特性以及沖刷坑泥沙輸移機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明:首先，波浪斜向傳至海岸時(shí)，管道周圍水動(dòng)力特性會(huì)有明顯的三維特征，管道沿程水深相同時(shí)，波浪傳播方向的左側(cè)波高略大于波浪傳播方向的右側(cè)波高，管道的存在增大了左右側(cè)波高的差異;管道沿程所處水深不同時(shí)，水深較小處管道周圍流速較大，管道的存在使管后流速大大增加。其次，海床演變也會(huì)有明顯的不同，管道前后沒有形成前后連通的沖刷坑時(shí)，由于管道

3、對(duì)波浪的反射，管前會(huì)同時(shí)出現(xiàn)平行于管道的大沙紋和與波浪傳播方向正交的小沙紋。再者，管道的局部沖刷也會(huì)有明顯的三維沖刷特性，管道與波浪傳播方向正交時(shí)，由于斜坡的復(fù)雜性，導(dǎo)致管道沿程所處水深不同，此時(shí)管道的局部沖刷會(huì)出現(xiàn)顯著的不均衡性，周期對(duì)沖刷不均衡性的影響很大;改變管道角度使其沿程水深一致時(shí)，局部沖刷仍然有微弱的不均衡性，但是波高和周期基本不影響不均衡性的程度;通過對(duì)沖刷過程的分析，發(fā)現(xiàn)不均衡性是在沖刷的快速發(fā)展階段形成的;最后，沖刷坑