海底管道可用于输水、输油、输电、输沙、排污等，被广泛应用于海岸整治和海洋工程等工程领域。管道下方海床冲刷可导致悬跨产生，使管道周围易产生涡激振荡等流体动力问题而引起结构疲劳破坏。准确预测海底管道冲刷悬跨横向拓展速度，是管道工程领域中的难点问题。前人对此领域的关注相对不足，少量研究仅针对单一清水或动床冲刷条件，且关注的影响因素不全面，也并没有形成统一的悬跨冲刷拓展预测理论。

        近日，课题组在海底管道冲刷领域取得进展，与丹麦科技大学海岸工程团队合作研究成果在一区期刊《Coastal Engineering》上正式发表，标题为“Span shoulder migration in three-dimensional current-induced scour around submarine pipelines”。基于物理模型试验，研究了水流作用下海底管道下方三维冲刷悬跨横向拓展速度。从海床冲刷的基础理论出发，基于量纲准则，提出了考虑清水和动床冲刷两种条件下的悬跨拓展速度预测模型。模型预测结果可在清水-动床冲刷临界条件处实现光滑过渡（图3），因而统一了自然界两种冲刷条件下的管道冲刷理论。模型考虑了流速、管道直径、泥沙粒径、管道埋深等管道冲刷的主要影响因素，与物理模型91组实测数据对比证实，本公式可成功应用于预测管道三维悬跨拓展的工程实践。

        课题组与丹麦科技大学海岸工程团队长期保持密切合作。2017-2020年课题组隋倜倜老师赴丹麦科技大学从事博士后研究，并至今担任丹麦科技大学客座学者。2020年7月份课题组邀请David Fuhrman教授开展线上讲座，共吸引国内外20多家学术机构的207位学者参加，并在会后进行了热烈的学术讨论。课题组今后将与丹麦科技大学海岸工程团队加强学术联系并深化科研合作。

文章信息：
Titi Sui, Leon Heine Staunstrup, Stefan Carstensen, David R. Fuhrman. (2021). Span shoulder migration in three-dimensional current-induced scour beneath submerged pipelines. Coastal Engineering, 164, 103776. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378383919303886

图1 管道冲刷悬跨拓展的物理过程

图2 管道海床冲刷三维地形数值高程

图3 管道冲刷悬跨拓展速度清水/动床条件统一预测模型

图4 管道冲刷悬跨拓展速度清水/动床预测公式（与图3一致）