圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究

为进一步探索圆柱桥墩局部冲刷机理,分别从桥墩附近水流流速分布特性、桥墩冲刷特性以及冲刷与流速相互关系对圆柱桥墩顺水流向不同布置方式的局部冲刷水力学特征进行了模型试验研究.结果表明:两排10桥墩顺水流(桥墩轴向与水流方向夹角分别为90°,60°,30°,0°)均匀布置时,桥墩轴向与流向夹角越小,流速在桥墩上下游紊动越小,对下游影响范围越大,且流速越大,冲刷深度和范围越大.顺水流布置0°夹角时,冲刷程度最小,在相同流量下,冲刷稳定历时最短;垂直布置(90°夹角)时,冲刷程度最严重,所需冲刷稳定历时最长,且随着流量的增大,桥墩墩前冲刷坑最深位置逐渐向水槽中间偏移.

红壤丘陵区林地根系对土壤抗冲增强效应的研究

对不同林地根系分布特征及其对土壤抗冲增强效应进行研究,结果表明:毛竹林根系的63%集中在0～30cm土层;混交林有64%的根系分布在0～20cm土层;杉木林0～20cm土层中有占总根数42%的根系;柑橘林41%的根系分布在0～10cm土层,各林区根系随土层深度增加而迅速减少。根系对土壤抗冲性增强值表现出随土层深度增加而减小,同时也得出根系对土壤抗冲性增强值在小雨强下>中雨强下>大雨强下。直径≤1mm根系密度与土壤抗冲性增强值相关性达到极显著水平,并得出它们之间的函数关系。土壤抗冲性随冲刷历时的增加而迅速增强,增强值的大小表现出毛竹林>混交林>杉木林>柑橘林。

水下穿越管道附近河床演变特性试验

研究水下穿越管道附近河床演变规律对于保障输油气管道安全运行、降低管道水毁灾害风险具有重要的意义。为了明确水下穿越管道附近河床演变规律及其对水下穿越管道的影响,开展了水下穿越管道水槽模型试验,观测管道附近河床演变的物理过程,研究水动力条件对管道局部冲刷的影响,并揭示了水下穿越管道形成局部冲刷的机理。试验结果表明:①当水流为缓流时,水下穿越管道附近河床演变过程可分为:河床下切、管道暴露、微孔形成、冲坑扩展、管道悬空和冲刷平衡6个阶段;②导致水下穿越管道产生局部冲刷的原因有涡流和渗流两个方面,管道暴露前涡流使管周沙粒减少,管道暴露后涡流和渗流共同作用使管底出现微孔,从而形成局部冲刷;③流速和水深共同影响着河床各阶段冲刷历时和管底最大冲刷深度,当弗劳德数介于0.306~0.808时,弗劳德数越大,水流越急,管底最大冲刷深度越大,达到冲刷平衡历时越少,河床整体下切深度越大,河床地形平坦且管底最大冲刷深度介于管径的0.9~1.6倍,达到冲刷平衡历时介于1650~2620 min。结论认为,该试验研究结果为预测水下穿越管道未来埋深及其安全运营提供了重要的参考数据。