河道底部埋設(shè)的管線處于十分惡劣的環(huán)境,在波浪、潮流等水動(dòng)力的作用下,管道附近的河床非常容易發(fā)生懸空最后在水動(dòng)力以及第三方活動(dòng)等多方面的影響下導(dǎo)致河底管道破壞時(shí)有發(fā)生,所以對(duì)多泥沙河道管道周圍特性研究十分重要。本試驗(yàn)主要在淺埋鋪設(shè)狀態(tài)下:(1)采用物理模型試驗(yàn)的方法,研究河底管道在淺埋狀態(tài)下周圍的沖刷特性;(2)通過(guò)ADV儀器測(cè)量與錄像觀察同時(shí)進(jìn)行的方法對(duì)管道附近河床沖刷發(fā)展的一系列物理變化過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)解析;(3)測(cè)量底部沖刷平衡穩(wěn)定后的沖刷坑流速特性;(4)對(duì)管道周圍三維水力特性所測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行紊動(dòng)、雷諾應(yīng)力以及流場(chǎng)三方面的分析得到了河底管道沖刷的一般規(guī)律性。對(duì)比不同工況下的管道沖刷,試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)管道沖刷會(huì)在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,不會(huì)一直沖刷下去,本試驗(yàn)中27.03L/s的來(lái)流量經(jīng)過(guò)10分鐘所鋪模型沙下降2cm,沖刷31分鐘后管道裸露出來(lái)所鋪設(shè)模型沙全部帶走,沖刷57分鐘在管前1.3cm處開始出現(xiàn)沖刷坑,出現(xiàn)沖坑的位置約為管徑的1/2,最終沖刷坑達(dá)4cm深趨于穩(wěn)定不再繼續(xù)發(fā)展;30.00L/s的來(lái)流下經(jīng)過(guò)6分鐘水流攜帶走2cm的模型沙,沖刷歷時(shí)17分鐘管道裸露,沖刷22分鐘開始出現(xiàn)沖刷坑被沖開,此沖刷坑出現(xiàn)在管前1.2cm處,最終沖刷坑達(dá)5.5cm趨于穩(wěn)定,水流對(duì)管道的沖刷不會(huì)持續(xù)不斷的進(jìn)行下去,沖刷坑不會(huì)不斷的擴(kuò)大,會(huì)經(jīng)歷一段時(shí)間后處于平衡狀態(tài);(2)流速方面,未沖、起沖以及沖刷裸露至穩(wěn)定三種狀態(tài)下縱向流速、垂向流速、平面時(shí)均流速,在水流中間液面往上,水流流速隨著距離水面的高度增加,呈線性遞增;(3)紊動(dòng)強(qiáng)度與雷諾應(yīng)力方面,在水體液面中間層往上,距離水面高度與紊動(dòng)強(qiáng)度呈線性遞增關(guān)系,與流速的變化規(guī)律相一致;(4)根據(jù)管道起沖與沖刷裸露至穩(wěn)定狀態(tài)的分析,管道受到流場(chǎng)的影響范圍是管徑的1.5倍至2.5倍,在此范圍內(nèi)需對(duì)管線著重保護(hù)。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV147
【部分圖文】：

圖 2-1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵igure 2-1 Experimental model圖 2-2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c管道設(shè)計(jì)圖Figure 2-2 Test model and piping design.3 模型沙選取原理（1）試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕车倪x擇試驗(yàn)所用泥沙的顆粒級(jí)配、顆粒直徑以及泥沙顆粒的來(lái)源，均會(huì)影響管道周圍過(guò)程及水力特性，所以所用泥沙的選擇十分重要。不同粒徑的泥沙顆粒存在差異

圖 2-2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c管道設(shè)計(jì)圖Figure 2-2 Test model and piping design2.1.3 模型沙選取原理（1）試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕车倪x擇試驗(yàn)所用泥沙的顆粒級(jí)配、顆粒直徑以及泥沙顆粒的來(lái)源，均會(huì)影響管道周圍的沖刷過(guò)程及水力特性，所以所用泥沙的選擇十分重要。不同粒徑的泥沙顆粒存在差異的不僅是泥沙的尺寸不同，其粘滯性、重力、上浮力等力學(xué)性質(zhì)均不同，礦物組成也存在一定的差異（張瑞瑾 1989）。表 2-2 泥沙分類表Table 2-2 Sediment classification table泥沙分類 粘粒 粉砂 砂粒 礫石 卵石 漂石粒徑大小（mm） ＜0.004 0.004~0.062 0.062~2.0 2.0~16.0 16.0~25.0 ＞250.0為達(dá)到起動(dòng)相似的原則，在動(dòng)床模型試驗(yàn)中常用的有天然沙、粉煤灰、木屑等，這些模型沙中粉煤灰與天然沙、木屑相比而言獲取方便，木屑采集較困難，經(jīng)比尺換算后天然沙粒徑較大，而粉煤灰相比之下較小，且不會(huì)使粒徑小到粘滯力起主導(dǎo)作用的程度。此次試驗(yàn)所用的粉煤灰由沈陽(yáng)廣闊供暖公司提供，進(jìn)行河底管道沖刷試驗(yàn)。粉煤灰具有

圖 2-3 多普勒聲學(xué)流速儀Figure 2-3 Doppler acoustic velocimeter小車普勒聲學(xué)流速儀架設(shè)在硬質(zhì)有機(jī)玻璃槽上，設(shè)計(jì)了可前后左右用金屬鑄鐵材質(zhì)，將兩個(gè)滑動(dòng)小車上下搭接在一起，下方的小移動(dòng)，上側(cè)的小車控制每一個(gè)斷面不同測(cè)點(diǎn)的左右方向移動(dòng)。：圖 2-4 滑動(dòng)小車Figure 2-4 Sliding car形量水堰
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2851888