交叉射流在黏性河床上形成的冲刷坑尺寸的测定

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Determination of Scour Hole Dimensions Created by Crossing Jets on Cohesive Bed

本研究通过实验探讨了对称交叉射流对粘性沉积床冲刷坑尺寸的影响，发现射流交叉角、尾水深度及床面阻力是主要影响因素，冲刷坑深度、长度和宽度分别减少68%、40%和47%。建立的二次多项式模型预测精度高（R2>0.91），为水工结构设计提供理论支撑。

　　

摘要

本研究通过实验探讨了对称交叉射流对粘性沉积床的影响，重点研究了关键水力和物理参数（包括射流交叉角度、从水面到交叉点的距离、尾水深度以及床面阻力）对冲刷坑尺寸的影响。研究结果表明，粘性沉积物中的冲刷坑形态与非粘性沉积物中的冲刷坑形态具有相似性，其中射流交叉角度是影响冲刷坑尺寸的最重要因素。随着交叉角度的增加，冲刷坑的尺寸显著减小，其深度、长度和宽度分别减少了68%、40%和47%。此外，随着尾水深度的增加，尾水深度和交叉点与水面的距离分别使冲刷坑的深度、长度和宽度减少了32%、15%和15%。通过压实土壤和增加含水量来提高床面阻力，进一步减小了冲刷坑的尺寸，其深度、长度和宽度分别平均减少了38%、26%和29%。基于多项式回归的实证模型已被开发并验证，显示出较高的预测准确性，其中R2值超过0.91，NRMSE小于8.2%，MAE低于1.02。这些发现有助于更深入地理解粘性沉积物中的冲刷机制，并为在不同水力条件下预测冲刷行为提供了可靠的框架，对水力结构的设计具有重要的指导意义。