Page 46 - 2021年第52卷第10期

1 1
h=15cm h=15cm
D=3cm -1 D=3cm
-1
（cm · s -1 ） 10 -2 B2（v=0.18m） （cm · s -1 ） 10 -2 A2（v=0.18m）
d 50=0.714mm
d 50=0.714mm
10
10
A3（v=0.22m）
B3（v=0.22m）
dd s/dt/ 10 -3 B4（v=0.26m） dd s/dt/ 10 -3 A4（v=0.26m）
-4 -4
10 10
-5 -5
10 10
0 5000 10000 15000 20000 25000 0 5000 10000 15000 20000
t/s t/s
（a）冰盖条件 （b）明流条件
图 8 冰盖和明流条件下冲刷速率随流速变化
衡所需时间也增大；行近流速越大，在同一时刻的冲刷速率越大，冲刷坑发展速度越快，随着流速
增大，冲刷平衡所需时间也增大。

3 冰盖下无量纲冲刷深度随时间变化的回归分析

冰盖下冲刷受到冰盖下表面糙率 n 和河床泥沙糙率 n 共同作用，设定冰盖糙率因子 K =n /n 表示
b
i
b
i
r
［14］
冰盖对冲刷过程的影响，取无量纲冲刷时间 T=t/t ，t 为平衡冲刷时间。基于 Melville 给出的明流下
e
e
桥墩冲刷计算形式，将冰盖下无量纲冲刷深度与各影响冲刷主要因素的关系写成下式：
c
d
d s æ V ö a æ h ö b æ d 50 ö æ n i ö ÷ ÷ ( ) e
D = k ç ç è V c ÷ ÷ ø ç è D ÷ ø ç ç è D ÷ ÷ ç ç n b ø T （1）
ø è
式中： V 为行近流速；V 为泥沙起动时的临界流速；h 为行近水深；D 为桥墩墩径；d 为泥沙中值粒
c
50
［12］ ［13］
径。本试验中冰盖糙率 n 采用 Wang 方法确定，取 0.0212，床沙糙率 n 采用 Wu 的方法确定。选取
b
i
［17］ ［18］ ［14］ ［13］
了 Mia 、Yanmaz 、Melville 、Wu 的数据进行无量纲平衡冲刷深度 d /D 与水流强度 V/V 分析，
se
c
试验数据如表 2 所示。
表 2 其他试验数据
明流试 行近流速 V 泥沙中值 冰盖试 行近流速 V 泥沙中值
行近水深 h/m 墩径 D/m 行近水深 h/m 墩径 D/m
验序号 / （m·s ） 粒径 d 50/mm 验序号 / （m·s ） 粒径 d 50/mm
-1
-1
M1 0.31 0.160 0.060 1.28 S1 0.18 0.100 0.030 0.40
M2 0.33 0.200 0.060 1.28 S2 0.18 0.150 0.030 0.40
M3 0.36 0.235 0.060 1.28 S3 0.18 0.200 0.030 0.40
M4 0.37 0.270 0.060 1.28 S4 0.22 0.150 0.020 0.40
M5 0.39 0.300 0.060 1.28 S5 0.20 0.200 0.020 0.40
YA1 0.36 0.165 0.067 1.07 W1 0.23 0.070 0.100 0.58
YA2 0.34 0.152 0.067 1.07 W2 0.20 0.190 0.100 0.58
YA3 0.33 0.135 0.067 1.07 W3 0.23 0.070 0.100 0.50
YA4 0.28 0.105 0.047 1.07 W4 0.20 0.190 0.100 0.50
YA5 0.36 0.105 0.047 1.07 W5 0.22 0.070 0.100 0.58
Me1 0.17 0.070 0.070 0.96 W6 0.22 0.070 0.100 0.50
Me2 0.17 0.200 0.050 0.96 H1 0.22 0.200 0.051 0.13
Me3 0.17 0.200 0.040 0.96 H2 0.26 0.220 0.051 0.13
Me4 0.18 0.200 0.020 0.90 H3 0.20 0.220 0.051 0.13
Me5 0.19 0.230 0.200 0.90 H4 0.21 0.210 0.051 0.13
［17］ ［18］ ［14］
表中 M、YA、Me 分别为 Mia 、Yanmaz 、Melville 中的部分明流实验数据。S、W、H 分别
［9］ ［13］ ［11］
为王军等 、Wu 、Hains 中的部分冰盖试验。
— 1178 —