Prediction of local scour around circular piles under waves using a novel artificial intelligence approach     

Iman Ahmadianfar  Xuefeng Chu 《Marine Georesources & Geotechnology》2021,39(1):44-55

Abstract

The scour phenomena around vertical piles in oceans and under waves may influence the structure stability. Therefore, accurately predicting the scour depth is an important task in the design of piles. Empirical approaches often do not provide the required accuracy compared with data mining methods for modeling such complex processes. The main objective of this study is to develop three data-driven methods, locally weighted linear regression (LWLR), support vector machine (SVR), and multivariate linear regression (MLR) to predict the scour depth around vertical piles due to waves in a sand bed. It is the first effort to develop the LWLR to predict scour depth around vertical piles. The models simulate the scour depth mainly based on Shields parameter, pile Reynolds number, grain Reynolds number, Keulegan–Carpenter number, and sediment number. 111 laboratory datasets, derived from several experimental studies, were used for the modeling. The results indicated that the LWLR provided highly accurate predictions of the scour depths around piles (R?=?0.939 and RMSE = 0.075). Overall, this study demonstrated that the LWLR can be used as a valuable tool to predict the wave-induced scour around piles.  相似文献   

Characteristics of Scour and Deposition in Front of Breakwaters Under Irregular Broken Clapotis   总被引：1，自引：0，他引：1  

高学平张亚  李昌良 《中国海洋工程》2004,18(3):493-500

First the scour and deposition patterns of the sandy seabed in front of a vertical breakwater under the action of irregular broken clapotis are investigated experimentally and classified into five types: scour type Ⅰ , scour type Ⅱ, scour type Ⅲ, deposition type Ⅰ, and deposition type Ⅱ . Secondly, the processes of formation of scour and deposition patterns are probed in comparison with those induced by regular broken clapotis and standing waves. Thirdly, the criteria for distinguishing scour and deposition patterns under irregular broken clapotis are presented.  相似文献   

海底输油管道底砂床冲刷机理研究     

吴钰骅  金伟良  毛根海  张恩勇  粟京 《海洋工程》2006,24(4):43-48

设计了海底输油管道水槽冲刷试验模型,研究了海底输油管道与砂床处于不同相对位置情况下床砂起动流速的变化,采用理想流体映射定理对其进行了理论分析,探讨起动流速变化规律。结合有限元数值模拟对试验进行细化分析,研究了海底管道底砂床砂粒起动的产生机理,根据研究结果将冲刷过程划分为五个阶段。阐明了海底管道暴露冲刷的危害性和实时监测的重要性。  相似文献   

大型桥梁钢沉井下沉过程局部冲刷研究     

高正荣  黄建维  赵晓冬 《海洋工程》2006,24(3):31-35

钢沉井下沉过程中局部冲刷的研究是同类桥墩设计和施工十分关心的重要课题,它对保证钢沉井安全有效施工、桥梁设计中施工期桥墩最大冲深、失稳和安全计算有重要参考价值。通过室内试验研究了钢沉井下沉过程中的局部冲刷机理和冲刷形态,探讨了桥墩下部钢沉井基础施工的相对高程对局部冲刷的变化规律,并将试验研究所获得的局部冲刷规律和影响因素,采用墩型系数方法引入局部冲刷计算中,给出了计算公式。研究成果补充了国家行业规范内容,对同类工程的设计、施工具有借鉴和指导意义。  相似文献   

新建水坝对下游已建水工建筑物的影响分析     

宋子东 《海岸工程》2005,24(1):59-62

分析了新建水坝及社会经济发展因素对坝下游水流及泥沙的影响，用一个简易河床模型来说明新建大坝后下游河床的演变规律，通过坝下游河床一般演变分析来阐述局部冲刷对已建水工建筑物基础的影响及对已建水工建筑基础的防护措施。  相似文献   

The effect of tidal inlets on open coast storm surge hydrographs     

Michael B. Salisbury  Scott C. Hagen 《Coastal Engineering》2007

Bridge scour modeling requires storm surge hydrographs as open ocean boundary conditions for coastal waters surrounding tidal inlets. These open coast storm surge hydrographs are used to accurately determine both horizontal and vertical circulation patterns, and thus scour, within the inlet and bay for an extreme event. At present, very little information is available on the effect that tidal inlets have on these open coast storm surge hydrographs. Furthermore, current modeling practice enforces a single design hydrograph along the open coast boundary for bridge scour models. This study expands on these concepts and provides a more fundamental understanding on both of these modeling areas.  相似文献   

淤泥质潮流深槽最大冲刷深度的一个概念模型   总被引：2，自引：1，他引：2  

谢东风  高抒 《海洋学研究》2006,24(3):11-20

以概念模式方法计算了淤泥质潮流深槽的最大深度,探讨了涨落潮流速、涨落潮历时、深槽淤泥质物质粒径、深槽顶底部原始深度、水道长度等因素对潮流深槽最大深度的影响。概念模式的假设条件是:(1)深槽形态为长方体,底部纵向坡度为0;(2)沉积物粒径无垂向变化;(3)只考虑潮流作用的影响,涨、落潮流速在时间序列上呈正弦分布;(4)不考虑细颗粒物质的粘性和絮凝作用。模拟结果显示:(1)涨、落潮历时对深槽最大深度的影响很小。(2)优势潮流流速与最大深槽深度之间存在着幂函数关系。(3)深槽的底质粒径、深槽的长度均与最大冲刷深度呈正相关关系。(4)深槽顶部水深与最大深度呈负相关关系。(5)由于潮汐水道深度与潮流流速和沉积物侵蚀强度之间具有负反馈关系,因此水道冲刷存在着一个极限,即最终可以达到均衡状态。潮流深槽的均衡态特征和达到均衡态所需的时间可运用沉积动力学方法来确定;同时,若应用深槽的真实参数,进一步减少模型的假设条件,可望使该模型具有实际的应用价值。  相似文献   

黄河三角洲前缘桩106至黄河海港岸段海底地形冲淤变化研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

刘建立  丁继胜  仲德林  雷宁  蒲高军 《海洋科学进展》2006,24(4):539-545

1976年黄河改道从水清沟入海后,黄河三角洲前沿桩106至黄河海港岸段的海底地形遭受强烈侵蚀,岸滩不断蚀退。黄河三角洲强侵蚀岸段岸线监测资料与历史资料分析研究结果表明,1985-2004年该区最大侵蚀深度达7.5 m,其强侵蚀区中心位置经历了由西北向东南移动的过程,范围不断缩小,目前局部地区已发生淤积现象。种种迹象表明,从冲淤并存和以侵蚀为主向冲淤平衡过渡的现象还将长期进行下去。  相似文献   

水库下游河流再造床过程中的河岸侵蚀   总被引：3，自引：0，他引：3       下载免费PDF全文

张春燕  陈立  张俊勇  王志国 《水科学进展》2005,16(3):356-360

根据实测河道地形资料,分析了水库下游河床演变中的河岸侵蚀现象,包括不同横向边界约束条件、不同床沙组成和不同河型河段的河岸侵蚀的特征及规律。结果表明:①水库下游均会有河岸侵蚀发生,但初期一般以下切为主,后期以展宽为主。②对于横向边界约束较强的河段,河岸侵蚀相对较弱;相反,则河岸坍塌严重,河岸侵蚀强烈;③对不同的河床组成和边滩组成的河段:河床较粗特别是形成抗冲粗化层,且边滩组成较细的河段,河岸侵蚀现象非常剧烈;河床组成较细的河段,如果边滩抗冲性较强,则河岸侵蚀现象相对较弱,如果滩地组成较细、容易坍塌,河岸侵蚀也会较强;④不同的河型有着不同的河岸侵蚀现象。分汊河段以主汊为主;游荡段的游荡特性在初期受到抑制;弯曲河段的撇弯切滩现象较普遍。  相似文献   

葛洲坝水利枢纽运行后泥沙冲淤变化分析   总被引：2，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

戴会超  何文社  袁杰  曹叔尤 《水科学进展》2005,16(5):691-695

对葛洲坝水利枢纽及其运行情况和河段特性进行了介绍。分析认为葛洲坝水利枢纽运行前后的入库水沙特性基本一致。探讨了库区冲淤变化特点、淤积量及其分布,冲淤过程及达到冲淤平衡的时间。对坝下游河床的冲淤过程、冲淤量、达到冲淤平衡的时间以及河床粗化,河底高程历年变化及同流量水位降低的原因、降低量及变化过程进行了分析总结。研究结果可为进一步探讨三峡水利枢纽与葛洲坝水利枢纽联合调度运用后水库泥沙淤积变化规律提供参考。  相似文献