波浪作用下斜坡海床上管道周围冲刷试验研究

发布时间：2017-12-18 08:21

  本文关键词：波浪作用下斜坡海床上管道周围冲刷试验研究

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【摘要】：斜坡海床上输油管道所处的海洋环境极其恶劣,一旦失事将造成重大的经济损失和环境污染。长期在波浪作用下管道附近床面极易造成冲刷,导致管道局部悬空,对于管道安全造成威胁。因此,深入研究斜坡海床上管道周围床面冲刷对于管道安全运行十分重要。本文在多功能水槽中铺设1：15的斜坡海床进行试验研究,其中采用中值粒径为0.52mm原型沙和外径为50mm的PVC管模拟输油管道。通过浪高仪测量沿程波面变化,利用三维地形仪和剖面流速仪测量波浪作用下管道周围地形和管道前后断面流速。通过测量和计算沿程平均波高、管后冲刷坑深度、沙坝和沙坑到坡脚的距离,分析沙质斜坡海床上波浪要素和管道位置变化引起的床面形态演变对管道周期冲刷的影响。研究结果表明：在沙质斜坡海床上,随着管道搁置位置距离坡脚越远,即管道搁置位置水深与深水水深比值△=ho/h越小,管后冲刷坑最大值先减小后增大；管道搁置在△=0.47处,管后冲刷坑最大值约为0.2倍管径,对管后冲刷影响最小；管道搁置在△=0.36处,沙坑距离岸滩最近,可能对近海岸建筑物产生不利影响；管道埋设在水深比△=0.43位置处,从管道搁置到全埋的过程可以看出,冲刷坑最大值距离管道先增大后减小,管道埋深对沙坝和沙坑的运动方向影响较小；在深水水深为35cm情况下,平均波高与水深之比小于0.35时,管后冲刷坑随着周期增大而加深且不受破碎带形成沙纹和沙坝影响：周期较小时,在破碎带形成的沙坝和沙坑只发生离岸运动,周期T≥1.0s时,冲刷坑受到管后沙纹和沙坝前移使冲刷坑减小甚至可能被沙坝掩埋；管道从搁置—半埋—全埋过程可得,由于管前涡旋的产生,管线前方的瞬时流速紊动强度逐渐减弱。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV139.2;TV149

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本文编号：1303477