强潮流作用下桥墩不对称“双肾型”冲刷地貌特征与机理

陆雪骏，程和琴*，周权平，姜月华，郭兴杰，郑树伟，吴帅虎

(1.华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室， 上海 200062;2.中国地质调查局 南京地质调查中心，江苏 南京 210016)



强潮流作用下桥墩不对称“双肾型”冲刷地貌特征与机理

陆雪骏1，程和琴1*，周权平2，姜月华2，郭兴杰1，郑树伟1，吴帅虎1

(1.华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室， 上海 200062;2.中国地质调查局 南京地质调查中心，江苏 南京 210016)

本文在海图地形资料分析桥轴线附近的海床自然冲刷的基础上，利用多波束测深技术研究大桥主墩附近局部冲刷地形。结果表明，该大桥桥位附近地形冲刷较显著，且大桥主墩位置有持续冲刷的趋势；主墩上、下游群桩最大冲刷深度呈上游最深、中部淤积、下游渐深的不对称形态，最大局部冲刷深度为4 m；桥墩整体冲刷坑形态呈南北“双肾型”；潮流流向与桥墩迎流面存在偏南的入射角，使得各桥墩南侧的最大冲深和冲刷范围均大于北侧。

局部冲刷;双向流;多波束;桥墩;上海长江大桥

1　引言

桥墩冲刷是桥梁水毁的主要原因之一，所以桥墩冲刷问题一直被研究者广泛关注。许多学者[1—7]已对单向流作用下桥墩局部冲刷做过研究，研究手段主要有物理模型实验、数字模型及现场实测等。近些年，随着潮汐河口大型桥梁的涌现，出现了针对双向流作用下桥墩冲刷的研究，多数基于借鉴单向流的冲刷深度计算公式[8—11]、物理模型实验[12—16]和数值模拟的方法[17—20]。模拟实验虽可以极大程度上地模拟现场环境，但由于自然因素格外复杂，导致实验结果无法充分体现实际冲刷现状。本文依托上海长江大桥工程，对该桥轴线水域河床冲淤演变进行分析，运用多波束测深系统获取主桥墩冲刷形态实测资料，对维护上海长江大桥的安全及双向流作用下桥墩冲刷的研究有重要意义。

2　河势与大桥概况

2.1河势概况

上海长江大桥位于长江口北港水域，连接着长兴岛和崇明岛(图1)。北港为长江入海的二级岔道，上接中央沙，下至崇明团结沙，临近长江口外，潮汐、水动力复杂，河床泥沙活动性强，河床自然冲刷和演变较为复杂。长江口自徐六泾以下呈“三级分叉，四口入海”的河势格局，其泥沙主要来自长江流域，大通水文站多年平均输沙量为3.93×108t。自20世纪80年代来，长江上流来沙就呈减小趋势。2000-2007年平均输沙量减少到2.1×108t，2006年受特枯水年影响，输沙量仅为0.848×108t。

注：海面位于桥墩承台图1　上海长江大桥工程所在区域及观测站示意图Fig.1　Location of the Shanghai Yangtze River Bridge and observation station

2.2大桥概况

上海长江大桥全长16.55 km，2005年开工建设，主体结构在2008年贯通，在2009年建成通车，主墩为承台群桩结构，迎水面总宽37.2 m，总长72.2 m(图2)；主墩跨径730 m，距离副墩253 m[21]。

图2　上海长江大桥主桥墩结构示意图Fig.2　Structure of main pier

3　数据采集与处理方法

3.1数据采集

多波束测深系统采集的是高密度条带水深数据，可以对水下地形进行全覆盖测量，课题组于2014年10月运用多波束测深系统(Multibeam Echo Sounder，MBES)对上海长江大桥主桥墩附近水域经行扫测以便获取桥墩局部地形资料。扫测数据运用Reson SeaBat 7125 SV2多波束配合SMC S-108姿态传感器采集，频率选用400 kHz，波束密度选择最大512个、120°条带宽度，考虑定位精度和稳定性的均衡，采用差分卫星定位技术(DGPS)；为了保证对桥墩及附近底形全覆盖的测量要求，按照直线行船路线，在桥墩两侧依次通过经行扫测(图3)；同时，船速大小控制在5节以下，以保证测量数据的稳定性和完整性。主桥墩分为南墩和北墩，单个主墩又分为北侧和南侧，对主桥墩桩柱自上游向下游方向编号(图4)。扫测结合走航式ADCP测流获取地形与潮流空间准同步数据，用于辅助局部冲刷分析。利用多普勒剖面流速仪(ADCP)于2011年12月枯季大潮和2012年6月洪季大潮在北港青草沙水库北侧(S1)和横沙东滩北岸(S2)进行定点水文测量(图1)。

图3　多波束扫测行船路线Fig.3　Travel route of measuring

图4　桥墩桩柱编号Fig.4　The mark number of pile

3.2数据处理方法

首先利用PSD2000软件对多波束数据校准，获取横摇(roll)、纵摇(pitch)和艏向(yaw)等参数[22]。然后进行潮位改正，本次测量桥墩区域范围较小，探测时间短，潮位变化不大，所以此次测量采用一站式水位时差法，利用堡镇验潮站资料(图5)内插出测量任意时刻的水位。随后利用PDS2000对数据回放和导出，并通过ARCGIS等软件对数据进行后处理及分析。

图5　堡镇站潮位过程线Fig.5　Time series of tides at Station Baozhen

4　结果与分析

潮汐河口下桥墩附近的床面形态在水流、泥沙和风浪的相互作用下变化极为复杂[3]，桥墩会改变其周围水流条件，并产生水力现象，引起桥墩周围泥沙输移能力增加，导致了其附近床面的冲刷。其主要机理与桥墩阻水形成的漩涡有关，包括前部下降水流、墩底马蹄形漩涡和墩后尾涡有关[3，23—24](图6)。下降水流因水流受到桥墩阻挡形成的垂直向下射流，被认为是冲刷过程起因，水流在墩前床面分离形成马蹄形漩涡，沿着桥墩边缘向下游传递，为桥墩局部冲刷之主要因素[6，25]。水流在桥墩下游侧分离产生不稳定、无序的尾涡，此旋涡产生的低压漩涡，可将泥沙颗粒卷往水面，使桥墩后方的底床产生落淤堆积现象。

图6　桥墩周围的水流结构Fig.6　The surrounding flow field of pier

4.1河床自然冲刷

北港河段上承新桥通道、新新桥通道和新桥水道，下接北港拦门沙河段。随着工程的实施，南岸岸线大幅度北移，北岸出口端下延和南移，北港平面形态由过去顺直微弯演变为中窄，向上、下端展宽的“哑铃”型[26]。

图7　上海长江大桥桥位断面河床冲淤变化Fig.7　The riverbed erosion and deposition range near the Shanghai Yangtze River Bridge

根据1977—2013年海图绘制上海长江大桥桥位断面历年高程图，如图7所示，可见自1977—2013年，该桥轴线附近主河槽从偏北演化为偏南，即北淤南冲，冲淤分界点位于距离北岸4～5 km处，南部深泓的垂直最大冲深约为9 m，最低高程达-14 m。2001年以来，随着青草沙水库工程的实施，束窄了北港上段过水断面，使北港主槽呈刷深扩张之势；至2009年，主河槽北侧和南侧均外延了约1 km，且该桥主桥墩所在河床刷深约2 m；至2013年，北港河道向北微弯，使北港主槽南侧发生淤积萎缩，但主槽北侧继续冲刷展宽，导致主墩处地形也继续冲深，北桥墩附近河床刷深约为4 m，南桥墩附近河床刷深约为3 m。

综上所述，上海长江大桥所在区域的海床不断变化，主槽河势仍处于调整之中；该桥位附近的河床面有冲有淤，总体上以冲刷为主；该桥主墩附近地形高程变化较大，有不断冲深趋势。

4.2潮流数据

根据S1和S2两个测点(图1)的洪、枯季ADCP实测数据(图8)，北港基本以落潮优势为主，计算其优势流：优势流=平均落潮历时×平均落潮流速/(平均落潮历时×平均落潮流速+平均涨潮历时×平均涨潮流速)[27]。计算结果如表1所示，S1测点洪季和枯季分别为79.16%和66.52%；S2测点洪季和枯季分别为75.07%和67.06%，无论洪季还是枯季，北港落潮优势均非常明显。

图8　S1和S2测点流速过程线Fig.8　The velocities of flow hydrograph in S1 and S2 station

表1　北港优势流统计

在多波束进行扫测同时，利用ADCP测流，保证了时间同步，达到测量时间内的空间同步，获取桥墩附近涨、落潮流向，如图9所示，蓝色为一个落潮周期内的流向，红色为一个涨潮周期内的流向。

图9　ADCP走航测流流向Fig.9　Current direction survey with ADCP

4.3桥墩局部冲刷深度

此次测量对大桥桩基承台外围桩柱及附近地形进行测量(图10)。冲刷范围起始于桥墩上游150 m处，止于桥墩下游500 m处，此处基本上不受桥墩冲刷坑的影响，所以桥墩附近冲刷地形与大桥轴线上游150 m和下游500 m处平均水深做对比。

图10　上海长江大桥北主墩冲刷图Fig.10　Riverbed scour near the main pier of the Shanghai Yangtze River Bridge

南、北主墩群桩顺水向冲刷呈“上游最深、中部淤积、下游渐深”的基本形态(图11)，主桥墩现阶段最大局部冲刷深度为4.2 m，部分桩柱出现淤高2.3 m。最大冲深区均出现于落潮迎流面第3桩柱附近，在第5至第7桩柱附近形成较明显的突变淤积，并在桥墩中间偏后出现最高淤积区，这是承台群桩的消能作用所致，涨、落潮水流流至承台中部流速大幅减小，致使水流挟沙力减弱，在桥墩中部形成淤积区。接着在第8和第9墩柱附近出现渐深冲刷区，在涨潮时段桥墩下游成为迎流面，故在下游段产生明显的冲刷，但深度不及上游段，下游段的平均冲刷深度仅为上游段的4.5%～14.3%(表2)。这种差异的形成与大桥附近的潮流特征有关，北港潮汐为非正规浅海半日潮，潮流落潮优势明显，落潮时段的水流作用时间和最大流速均大于涨潮时段，故导致了桥墩局部冲刷深度上游段远大于下游段的不对称形态。

图11　主桥墩两侧桩柱冲刷深度Fig.11　The scour depth of plies at two sides of main pier

表2　主桥墩桩柱上、下游段平均冲刷深度

注：负值表示淤积，“/”代表无数据。

通过实地勘测，主桥墩中段略有淤积，高于桥墩周围起冲高程；下游段略显冲刷，局部存在淤积；上游段冲刷情况严重，建议强化桥墩上游段的防冲刷措施，同时加强主桥墩局部冲刷观测。

4.4桥墩整体冲刷形态

通过多波束实测数据，得到南、北主桥墩冲刷坑形态(图12，图13)。强潮地区双向流作用下，冲刷坑形态与单向流下产生的“马蹄形”冲刷坑不同[28—29]，群桩整体冲刷坑形态呈现南北“双肾型”冲刷坑，符合以往物理模型实验中冲刷坑形态[30-32]的一般特征。

在潮汐径流双向流作用下，水流在床面沿桥墩两侧生成马蹄形漩涡使河床淘刷向两侧延伸，故在群桩垂线方向上形成冲刷地貌，且该区域冲刷深度变化较大，形成冲刷坑，整个冲刷坑宽度约为50 m。冲刷深度变化不同于以往物理实验，自群桩两侧向远处方向先变小再变大，距离25 m处达到最大冲刷深度2.6～6.5 m，原因为物理实验并没有考虑桥墩防护工程对近墩区域的防护作用。冲刷坑在桥墩两侧沿上下游方向渐窄延伸，形成长约为300 m的长条型冲刷槽，且向下游延伸长度约为上游的2倍，强潮水流作用下形成了具有明显上下游不对称特征的冲刷地貌。

图12　北主墩冲刷坑形态Fig.12　The scour shape of the north main pier

图13　南主墩冲刷坑形态Fig.13　The scour shape of the south main pier

桥墩两侧的水流离开群桩背水面时产生的尾涡相汇，使大量泥沙在此落淤，形成延绵的长沙丘，上游段长约64 m，下游段长约95 m；受桥墩阻水影响，桥墩迎水面形成下降水流，对群桩上、下游两端经行冲刷，北墩冲刷了1～2 m，但是南墩仍淤高1～2 m。在群桩外侧四角水流能量消散较快而产生泥沙堆积床面形成不同程度的局部淤积堆高，北主墩最高淤积幅度为3.2 m，南主墩最高淤积幅度为6.5 m。

在落潮优势的双向流作用下，桥墩两侧形成了中间宽，向下游延伸并逐渐缩窄的冲刷槽，桥墩两端形成了上游短、下游长的条形淤积区，共同构成了“双肾型”冲刷坑。

4.5桥墩南北侧冲刷坑差异

通常条件下，桥墩布置一般选择中轴线与水流平行的方向，但在实际施工中，除桥梁自身跨度大外，还受地形、底质等天然因素及河势演变导致的流向变化等影响，墩前来流与桥墩轴线会存在夹角，即来流入射角[15，33]。根据ADCP实测流速数据，大桥附近落潮平均流向为122°，涨潮平均流向为310°，落潮时存在10°的入射角，且往南偏，如图14所示。入射角使桥墩南侧也成为实际迎流面，同时增加了桥墩的有效阻水宽度，致使桥墩两侧出现不对称的局部冲刷形态，桥墩周围冲刷形态随入射角向南偏移，最终使得桥墩南侧的冲刷程度大于北侧。

图14　落潮时水流入射角Fig.14　The angle of ebb coming current

桥墩两侧“双肾型”冲刷坑冲刷程度并非对称，如表2冲刷坑统计数据所示，南、北主墩北侧冲刷坑的最大冲刷深度分别为南侧的71.5%和67.8%，说明10°入射角导致最大冲刷深度增加幅度在30%以下。主墩冲刷坑冲深2 m范围南侧略大于北侧，但是冲深3 m范围南侧是北侧的10倍；南主墩冲深2 m范围南侧是北侧的5倍，且北侧不存在冲深3 m的范围。

5　结语

通过地形资料，获取了桥墩处自然地形变化趋势；运用多波束，探索了潮汐河口桥墩局部冲刷特性及附近冲刷地貌形态，以期为河口地区大型桥梁设计与维护提供可靠依据。

(1)由于大型桥梁的建设对河床演变产生明显影响，总体上冲刷较显著，局部位置略有淤积，主墩附近冲刷幅度达3 m；北港主槽南侧微冲、北侧微淤；大桥桥墩所在区域地形还在调整过程中，应加强观测，尤其关注风暴潮等极端自然灾害导致局部冲刷对桥墩安全的影响。

表3　南、北主桥墩冲刷坑统计

(2)潮汐往复流下，大桥桥墩上下游均出现局部冲刷，最大局部冲刷深度为4.2 m。北港潮流属落潮优势，导致了桥墩上游段局部冲刷深度大于下游段，建议加强桥墩上游段防护与监测。

(3)在潮汐河口群桩承台式桥墩与双向水流发生作用，在群桩两侧形成长条型冲刷槽，上下游迎流面则形成长条形小丘，共同构成“双肾型”冲刷坑。

(4)根据实测资料，潮流流向与桥墩轴线存在入射角，且入射角向南偏，使得桥墩南侧的最大冲深度和冲深范围均大于北侧，建议加强对主墩南侧的抛石防护。

[1]Khosronejad A， Kang S， Sotiropoulos F. Experimental and computational investigation of local scour around bridge piers[J]. Advances in Water Resources， 2012， 37: 73-85．

[2]Subhasish D E Y. Local scour at piers， Part Ⅰ: A review of developments of research[J]. International Journal of Sediment Research， 1997， 12(2): 23-46．

[3]Sumer B M， Whitehouse R J S， Tørum A. Scour around coastal structures: a summary of recent research[J]. Coastal Engineering，2002，45(1): 153-190．

[4]詹义正， 王军， 谈广鸣， 等. 桥墩局部冲刷的试验研究[J]. 武汉大学学报， 2006， 39(5):1-4．

Zhan Yizheng. Wang Jun. Tang Guangming， et al. Experimental study on bridge pier local scour[J]. Engineer Journal of Wuhan University， 2006， 39(5):1-4．

[5]朱炳祥. 国外桥墩局部冲刷计算研究的主要成果与进展[J]. 国外公路， 1985(5):49-57．

Zhu Bingxiang. The main achievements and progress of research on local scour[J]. Journal of Foreign Highway， 1985(5):49-57．

[6]朱炳祥. 国内桥墩局部冲刷研究的主要成果[J]. 中南公路工程， 1986(3):39-45．

Zhu Bingxiang. The main achievements of research on local scour[J]. Central South Highway Engineering， 1986(3):39-45．

[7]高冬光， 田伟平， 张义青， 等. 桥台的冲刷机理和冲刷深度[J]. 中国公路学报， 1998，11(1): 56-64．

Gao Dongguang， Tian Weiping， Zhang Yiqing， et al. Scour mechanism and scour depth of abutments[J]. China Journal of Highway and Transport， 1998，11(1): 56-64．

[8]李梦龙， 孙克俐， 王建平. 潮汐河段桥墩局部冲刷深度的试验研究[J]. 水道港口， 2012， 33(6):486-490．

Li Menglong， Sun Keli， Wang Jianping. Experimental research on pier local scour depth over tidal waterways[J]. Journal of Waterway and Harbor， 2012， 33(6):486-490．

[9]张成， 刘晓辉. 双向流桥墩局部冲刷计算分析[J]. 中国水运， 2014， 14(3):259-260．

Zhang Cheng， Liu Xiaohui. The research on pier local scour depth over tidal waterways[J]. China Water Transport， 2014， 14(3):259-260．

[10]梁森栋， 张永良. 大桥复合桥墩局部冲刷深度的计算分析[J]. 水利学报， 2011，42(11): 1334-1340.

Liang Sendong， Zhang Yongliang. Analysis on the local scour around complex piers of a sea-crossing bridge[J]. Journal of Hydraulic Engineering， 2011，42(11):1334-1340．

[11]王冬梅， 程和琴， 李茂田， 等. 长江口沙波分布区桥墩局部冲刷深度计算公式的改进[J]. 海洋工程， 2012， 30(2):58-65．

Wang Dongmei， Cheng Heqin， Li Maotian， et al. New formula of local scour depth of the near-shore sand waves covered areas: Sutong Bridge[J]. The Ocean Engineering， 2012， 30(2):58-65．

[12]Ataie-Ashtiani B. Experimental investigation of clear-water local scour at pile groups[J]. Journal of Hydraulic Engineering， 2006， 132(10): 1100-1104．

[13]Yammaz A M， Altinbilek H D. Study of time-depentent local scour around bridge piers[J]. Journal of Hydraulic Engineering， 1991， 117(10): 1247-1268．

[14]刘谨， 刘芳亮， 冯良平， 等. 某跨海大桥桥墩基础冲刷试验研究[J]. 公路， 2012(10): 61-66．

Liu Jin， Liu Fangliang， Feng Liangping， et al. Experimental research on pier local scour depth of one bridge[J]. Highway， 2012(10): 61-66．

[15]王晨阳， 张华庆. 往复流不同入射角条件下跨海大桥桥墩局部冲刷研究[J]. 水道港口， 2014， 35(2): 112-117．

Wang Chenyang， Zhang Huaqing. Local scour research of cross-sea bridge piers under reciprocating flow with different angles of incidence[J]. Journal of Waterway and Harbor， 2014， 35(2): 112-117．

[16]韩海骞， 熊绍隆. 潮流作用下桥墩局部冲刷规律研究[J]. 浙江水利科技， 2014(5): 87-91．

Han Haiqian， Xiong Shaolong. Research on local scour law at bridge piers under tidal current action[J]. Zhejiang Hydrotechnics， 2014(5): 87-91．

[17]Khosronejad A， Kang S， Sotiropoulos F. Experimental and computational investigation of local scour around bridge piers[J]. Advance in Water Resources， 2012， 37: 73-85．

[18]Richardson J E， Panchang V G. Three-dimensional simulation of scour-inducing flow at bridge piers[J]. Journal of Hydraulic Engineering， 1998， 124(5): 530-540．

[19]查雅平， 张永良， 余锡平， 等. 某跨海大桥复合桥墩潮流作用下局部冲刷深度的数值分析[J]. 水运工程， 2007(1):97-102．

Zha Yaping， Zhang Yongliang， Yu Xiping， et al. Numerical analysis of local scour around complex piers for a sea-crossing bridge[J]. Port & Waterway Engineering， 2007(1):97-102．

[20]庞启秀， 庄小将， 黄哲浩， 等. 跨海大桥桥墩对周围海区水动力环境影响数值模拟[J]. 水道港口， 2008，29(1):16-20．

Pang Qixiu， Zhuang Xiaojiang， Huang Zhehao， et al. Study on numerical simulation of hydrodynamic conditions influenced by pier in sea[J]. Journal of Waterway and Harbor， 2008，29(1):16-20．

[21]卢永成， 邵长宇， 曾源， 等. 上海长江大桥主航道桥设计要点[J]. 世界桥梁， 2009(A01): 14-17．

Lu Yongcheng， Shao Changyu， Zeng Yuan， et al. Design highlights of main shipping channel bridge of Shanghai Changjiang River Bridge[J]. World Bridges， 2009(A01):14-17．

[22]来向华， 马建林， 潘国富， 等. 多波束测深技术在海底管道检测中的应用[J]. 海洋工程， 2006(3):68-73．

Lai Xianghua， Ma Jianlin， Pan Guofu， et al. Application of multi-beam echo sounding techniques in submarine pipeline inspection[J]. The Ocean Engineering， 2006(3):68-73．

[23]Akib S， Jahangirzadeh A， Basser H. Local scour around complex pier groups and combined piles at semi-integral bridge[J]. Journal of Hydrology and Hydromechanics，2014， 62(2):108-116．

[24]康家涛. 冲刷对桥墩安全性的影响研究[D].长沙:中南大学， 2008．

Kang Jiatao. Research about the effect of scour on the piers’safety and stability[D]. Changsha: Central South University， 2008.

[25]Baker C J. The Laminar Horseshoe Vortex[J]. Journal of Fluid Mechanics， 1979， 95(28): 347-367．

[26]李伯昌， 王珏， 唐敏炯. 长江口北港近期河床演变分析与治理对策[J]. 人民长江， 2012， 43(3):12-15．

Li Bochang， Wang Jue， Tang Minjiong. Analysis on recent evolution of Beigang branch of Yangtze River Estuary and its regulation countermeasures[J]. Yangtze River， 2012， 43(3):12-15．

[27]郭兴杰， 程和琴， 莫若瑜，等. 长江口沙波统计特征及输移规律[J]. 海洋学报， 2015， 37(5):148-158．

Guo Xingjie， Cheng Heqin， Mo Ruoyu， et al. Statistical characteristics and transport law of sand waves in the Yangtze Estuary[J]. Haiyang Xuebao， 2015， 37(5):148-158．

[28]薛小华. 桥墩冲刷的试验研究[D]. 武汉: 武汉大学， 2005．

Xue Xiaohua. Experiment research on the scour about the bridge pier[D]. Wuhan: Wuhan University， 2005．

[29]张新燕， 吕宏兴， 沈波. 圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究[J]. 水利水运工程学报， 2012(2): 34-41．

Zhang Xinyan， Lv Hongxing， Shen Bo. Experimental studies on local scour mechanism of cylinder bridge piers[J]. Hydro-Science and Engineering， 2012(2): 34-41．

[30]王建平， 邢方亮， 穆守胜. 潮流作用下桥墩局部冲刷研究[J]. 人民珠江， 2014(3):25-28， 29．

Wang Jianping， Xing Fangliang， Mu shousheng. The research of pier under tidal flow[J]. Pearl River， 2014(3):25-29．

[31]彭可可， 文方针. 潮流作用下群桩局部冲刷试验研究[J]. 铁道科学与工程学报， 2012， 9(2):105-109．

Peng Keke， Wen Fangzhen. Experiment study on local scouring of pile group under tidal current[J]. Journal of Railway Science and Engineering， 2012， 9(2):105-109．

[32]陶静， 赵升伟， 徐超. 上海长江大桥桥墩冲刷坑深度研究[J]. 世界桥梁， 2009(S1):73-77．

Tao Jing， Zhao Shengwei， Xu Chao. Study of scoured pit depth at piers of Changjiang River Bridge[J]. World Bridges， 2009(S1):73-77．

[33]孙晨. 不同水流冲击角对于桩群局部冲刷的影响研究[D]. 南京:南京水利科学研究院， 2008．

Sun Chen. The research on local scour around foundation of group piles under the angle of coming current[D]. Nanjing: Nanjing Hydraulic Research Institute， 2008．

王安良，许宁，毕祥军，等. 卤水体积和应力速率影响下海冰强度的统一表征[J]. 海洋学报， 2016， 38(9): 126-133， doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2016.09.013

Wang Anliang， Xu Ning， Bi Xiangjun， et al. Unified representation of sea ice strengths under influences of brine volume and stress rate[J]. Haiyang Xuebao， 2016， 38(9): 126-133， doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2016.09.013

Features and mechanism of asymmetric double-kidneys scoured geomorphology of pier in tidal estuary

Lu Xuejun1， Cheng Heqin1， Zhou Quanping2， Jiang Yuehua2， Guo Xingjie1， Zheng Shuwei1， Wu Shuaihu1

(1.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200062，China;2.NanjingGeologicalSurveyCenter，ChinaGeologicalSurvey，Nanjing210016，China)

Based on analyzing the natural scour near the axis of the bridge by data of topographical， this paper used a multi-beam echo-sounding system to study local scour around bridge piers. The results showed that the axis of the bridge and the riverbed near main piers presents erosion evolutionary trend. Upstream the pier, there is a serius erosion while sediments deposit at the mid of pier. Downstream the pier, weak erosion is also found. The largest scour depth of the main pier is about 4 m. The local scour shape of the main pier looks like “double kidneys”. The angle of ebb coming current is 10 degree， as well as the scour depth and scope on the south side of the main pier is larger than that on the north．

reversing tidal current; local scour; multi-beam echo sounder; bridge pier;Shanghai Yangtze River Bridge

2015-11-18；

2016-01-11。

国家自然科学基金(41476075)；沿长江重大工程区地质环境综合调查(下游)子项目(12120115043101)。

陆雪骏(1990—)，男，上海市人，主要从事河港口海岸及近海工程研究。E-mail：68779189@qq.com

程和琴，女，教授，博士生导师，主要从事河口海岸工程地貌与环境研究。E-mail:hqch@sklec.ecnu.edu.cn

TV882.2

A

0253-4193(2016)09-0118-08