倪 飞，房世龙，丁 兵

(1.江苏航运职业技术学院 船舶与海洋工程学院,江苏 南通 226010；2.长江科学院 河流研究所，武汉 430010)

1 研究背景

随着交通运输事业的快速发展，跨水域桥梁等涉水工程开始大量兴建，而且数量越来越多，体量也越来越大[1-3]。桥梁的出现使得原本正常流动的河道水流受到干扰，受干扰的水流会形成复杂的旋涡体系和高强度的水体紊动，进而使得桥梁水下基础周围形成三维尺度较大的局部冲刷坑，威胁着桥梁的正常运营和过往船舶的通航安全[4-6]。为此，国内外许多学者一直致力于桥墩局部冲刷问题研究，研究历史大致可追溯至200余年前[7-10]。近年来，随三维瞬时流场水力参数测量装备的进步，现代流体量测分析技术水平的提升，对桥墩周围流场特性的刻画越趋细致，对桥墩局部冲刷机理的揭示逐渐清晰[11-14]。但是，局部冲刷坑三维空间尺度的增长是水沙相互影响作用的结果，也是随时间的逐渐发展而变化的复杂动态过程[15-17]。由于当前适用于模型试验中桥墩周围局部冲刷全区域地形瞬时获取的测绘装备较少，使得关于桥墩局部冲刷发展动态过程中冲刷地形发展与水流结构变化之间相互影响规律的研究还不够系统和全面，冲刷发展过程中墩前向下水流、墩周马蹄形旋涡和墩后尾流旋涡的形成、发展和相互间的影响变化规律的模型验证试验研究还不够深入，桥墩局部冲刷机理也还需更进一步深入揭示[18-20]。基于上述考虑，本文研制了一种模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据等值线自动绘制装备，并利用室内水工模型试验优化了各组成的性能指标，量化了绘制装备的设计参数，分析了监测系统的模型应用测绘精度及工程原型适用性。……