【摘要】：為了研究明渠砂質(zhì)床面樁柱沖刷的水沙動力機理,分析極限平衡沖刷深度和范圍隨水流雷諾數(shù)的變化規(guī)律以及抗沖刷導流防護措施的效果,利用動床模型水槽試驗,再現(xiàn)了樁柱周圍局部床面從平整發(fā)展到?jīng)_刷坑的發(fā)育過程,測量了各工況下沖刷坑的形態(tài)參數(shù),并利用PIV技術觀測粗顆粒泥沙局部懸揚運動。結果表明:樁柱沖刷范圍(相對于樁徑D)隨雷諾數(shù)ReD增大呈減小趨勢。當雷諾數(shù)ReD在4 500~18 000之間變化時,沖刷深度變化范圍為2.4D~1.3D,沖刷坑半徑變化范圍為4.5D~2.5D。砂質(zhì)床面樁柱沖刷除存在顯著的推移質(zhì)運動外,還存在局部粗泥沙顆粒懸揚,且懸揚輸沙的范圍和強度隨沖刷坑發(fā)展而強烈變化。在樁柱后方設置導流板能夠有效抑制柱后卡門渦街的生成,樁后沖刷深度最大減小幅度為27.7%,但對柱前沖刷深度的影響不大。
[Abstract]:In order to study the water-sediment dynamic mechanism of sand bed pile scour in open channel, analyze the variation rule of limit equilibrium scour depth and range with Reynolds number of water flow and the effect of anti-scour diversion protection measures, the movable bed model flume test is used. The development process of the local bed surface around the pile from flatness to scour pit is reproduced. The shape parameters of the scour pit under various working conditions are measured, and the local suspended motion of coarse sediment is observed by using PIV technique. The results show that the scour range (relative to the diameter D) of the pile decreases with the increase of Reynolds number ReD. When Reynolds number ReD is between 4 500 and 18 000, the range of scour depth is 2.4 D / 3 D, and the radius of scour pit is 4.5 D / 2. 5D. In addition to the significant bed load movement, there are also local coarse sediment particles suspended, and the range and intensity of suspended sediment transport vary strongly with the development of scour pit. Setting a diversion plate behind the pile column can effectively restrain the formation of the Kamen vortex street behind the column. The maximum reduction of the scour depth behind the pile is 27.7%, but it has little effect on the scour depth in front of the column.
【作者單位】： 天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室;山東新匯建設集團有限公司;
【基金】：國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目(51621092);國家自然科學基金項目(51579175,51779172) 天津市科技支撐計劃項目(16ZXCXSF00020)
【分類號】：TV149

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本文編號：2459747