斜向波浪作用下斜坡海床上管道三維沖刷實驗研究.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管道的三維沖刷特性，復雜的沖刷特性威脅著管道的安全運營。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理有著重要的科學價值和實際意義。
　　本文在波浪港池中采用中值粒徑為0.219mm的原型沙鋪設與波浪傳播方向呈45°夾角的斜坡，斜坡坡度為1∶15。考慮不同波要素、不同波浪入射角、不同埋深時海底管道三維沖刷的變化情況，分

2、析管道周圍水動力特性、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制。
　　研究結果表明:首先，波浪斜向傳至海岸時，管道周圍水動力特性會有明顯的三維特征，管道沿程水深相同時，波浪傳播方向的左側波高略大于波浪傳播方向的右側波高，管道的存在增大了左右側波高的差異;管道沿程所處水深不同時，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，海床演變也會有明顯的不同，管道前后沒有形成前后連通的沖刷坑時，由于管道

3、對波浪的反射，管前會同時出現(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有明顯的三維沖刷特性，管道與波浪傳播方向正交時，由于斜坡的復雜性，導致管道沿程所處水深不同，此時管道的局部沖刷會出現(xiàn)顯著的不均衡性，周期對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，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