8鉴衡认证中心—冲刷仿真工作.pdf

1、鉴衡认证中心海上风电场冲刷仿真简介诚 信进 取创 新协 同CONTENTS目目 录录冲刷仿真的意义冲刷仿真的介绍020103冲刷仿真的成果冲刷简介前言04冲刷仿真的应用前言：冲刷简介前言：冲刷简介冲刷按照形态来分，主要分为以下三种类型：冲刷按照形态来分，主要分为以下三种类型：1、泥沙冲淤（General Scour）某一特定区域内，由于潮流、波浪、泥沙等条件综合作用下，泥沙呈冲刷态势的输移情况，一般冲刷与结构无关。2、局部冲刷（Local Scour）当一根圆柱体桩柱被放置在床面时，水流和波浪立刻发生明显变化，增大底床切应力，并增加泥沙输运率，造成冲刷。3、整体冲刷（Global Scour）

2、在结构物周围或整体范围内造成的冲刷。前言：冲刷简介前言：冲刷简介冲刷按照作用机理来分主要分为以下三种类型：冲刷按照作用机理来分主要分为以下三种类型：1、潮流作用：在潮流作用下，迎流侧基础前马蹄涡与底床创面的土体颗粒发生相互作用，底床创面的剪切应力会增大，使得土体颗粒起动，发生输移。2、波浪作用：波浪是一种基础附近的周期性往复运动，边界层和基础前马蹄涡得不到充分的发展，在波浪作用下，底床冲刷往往出现在基础背浪侧，是由于尾涡脱落造成的冲刷。3、波流混合作用：在自然环境中，几乎没有单一的波浪或者潮流冲刷，而是浪和流相互作用后的水动力条件，对基础形成冲刷。大多数情况下，潮流起到冲刷作用，而波浪起到冲刷

3、后的回淤。单一流 潮流前言：冲刷简介前言：冲刷简介冲刷按照对象来分主要分为以下三种类型：冲刷按照对象来分主要分为以下三种类型：1、单桩冲刷，单桩基础占主导作用的冲刷为局部冲刷，其数量级一般大于一般冲刷一个量级，由于单桩基础间的距离较远，不存在桩群效应，不存在整体冲刷；2、导管架及高桩承台冲刷，导管架与高桩承台结构，在桩径及基础结构上比较相似，除存在一般冲刷外，桩腿之间距离相对较近，存在桩群效应影响，产生整体冲刷，并且在每个桩腿附近也会存在局部冲刷，但是由于桩腿的桩径一般小于单桩基础的桩径，局部冲刷的深度也相对单桩基础的局部冲刷在数值上会小很多；3、海缆冲刷，海缆路由一般不存在其他结构物，冲刷以

4、一般冲刷为主。冲刷仿真的意义0101.01.冲刷仿真的意义冲刷仿真的意义 冲刷对桩基础安全性的影响：冲刷对桩基础安全性的影响：随着局部冲刷深度的增大，桩基的自振频率变化，桩基的承载力将会下降，进而导致结构增加发生倾覆的风险。依据不完全统计，大多数桩/墩基础破坏都是局部冲刷导致的。冲刷对海缆安全性的影响：冲刷对海缆安全性的影响：1）一般冲刷会使海缆埋深减少，使海缆更容易受到锚害、捕鱼作业等风险的破坏；2）桩基础周围的局部冲刷极易使桩周附近的海缆出现裸露悬空。根据保险机构公开数据，海缆（含送出线缆、集电线缆）约占海上风电保险索赔事件的75%-80%。01.01.冲刷仿真的意义冲刷仿真的意义冲刷风险

5、防控冲刷风险防控防控措施防控措施局部冲刷防控手段局部冲刷防控手段一般冲刷防控手段一般冲刷防控手段优点优点局限性局限性工程措施工程措施抛石、砂被、固化土、人工海草、打小桩等多种形式金属或混凝土材料的连锁排、套管保护、重新掩埋等直接有效建设成本高、措施条件限制大、环境影响大海缆扫测海缆扫测利用多波束测深仪和侧扫声呐扫描海底地形浅地层剖面仪、多波束测深仪、侧扫声呐结合扫描海底地形，判断海缆埋深技术成熟，数据定量受扫测范围和频率影响大，无法实时预警实时监测实时监测单波束旋转探头、多条单波束探头、多波束探头通过海缆中提前布设的光纤传感器，捕捉环境扰动实时预警、数据支撑监测技术尚未成熟，已建工程无法应用冲

6、刷仿真冲刷仿真可以通过工程公式直接计算，也可以结合软件仿真通过软件仿真潮流场、波浪场、泥沙场，并进行耦合分析成本低、与各种防控措施兼容、可以动态调整需要大量实测数据支撑，需要经验累积冲刷仿真的介绍02（1 1）仿真原理）仿真原理计算流体力学为主，结合谱分析和工程公式计算流体力学为主，结合谱分析和工程公式潮流场仿真控制方程（二维浅水方程）02.02.冲刷仿真的介绍冲刷仿真的介绍泥沙场仿真控制方程（质量平衡方程）波浪场仿真控制方程（波浪全谱方程）局部冲刷仿真控制方程DNV规范工程公式02.02.冲刷仿真的介绍冲刷仿真的介绍（1 1）仿真原理）仿真原理计算流体