(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210498393.8 (22)申请日 2022.05.09 (71)申请人 华电重工股份有限公司 地址 100160 北京市丰台区汽车博物馆东 路华电产业园B座10层 (72)发明人 贺广零　张清涛　宋云峰　张康　 王怀明　王小合　张星波　宪凯　 周升明　赵迎九　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 姚璐华 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种单桩基础冲刷深度预测方法、 装置和系 统 (57)摘要 本发明提供一种单桩基础冲刷深度预测方 法、 装置和系统， 方案通过采集目标单桩的环境 参数和配置参数， 所述环境参数和配置参数包 括： D、 Fra和KC， 所述D为目标单桩的单桩基础直 径、 Fra为基于1/4波浪周期平均流速定义的 Froude数， 所述KC＝UwmT/D， 其中， 所述Uwm为波浪 诱导的水质点流速幅值， T 为波浪周期； 将获取到 的环境参数和配置参数加载到公式lg(S/D)＝ ‑ 0.80exp(0.14/Fra)+X， 计算得到单桩基础极限 冲刷深度S， 实现了单桩基础极限冲刷深度的可 靠预测。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114818077 A 2022.07.29 CN 114818077 A 1.一种单桩基础冲刷深度预测方法， 其特 征在于， 包括： 获取目标单桩的环境参数和配置参数， 所述环境参数和配置参数包括： D、 Fra和KC， 所述 D为目标单桩的单桩基础直径、 Fra为基于1/4波浪周期平均 流速定义的Froude数， 所述KC＝ UwmT/D， 其中， 所述Uwm为波浪诱 导的水质点 流速幅值， T为波浪周期； 基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S； lg(S/D)＝ ‑0.80exp(0.14/Fra)+X， 所述X为预设值。 2.根据权利要求1所述的单桩基础冲刷深度预测方法， 其特 征在于， 还 包括： 基于公式Fra＝Ua/(gD)0.5计算得到所述Fra， 其中， 所述Ua等于Uc+2/π*Um， Uc为泥沙临界 启动流速； Um＝Uc+Uwm， 表示波浪诱导的水质点近底层(泥面以上1D)最大流速幅值， 所述g为 重力加速度。 3.根据权利要求1所述的单桩基础冲刷深度预测方法， 其特 征在于， 所述X的值 为1.11。 4.一种单桩基础冲刷深度预测装置， 其特 征在于， 包括： 参数采集单 元和计算单 元； 所述参数采集单元用于获取目标单桩的环境参数和配置参数， 所述环境参数和配置参 数包括： D、 Fra和KC， 所述D为目标单桩的单桩基础直径、 Fra为基于1/4波浪周期平均流速定 义的Froude 数， 所述KC＝UwmT/D， 其中， 所述Uwm为波浪诱 导的水质点 流速幅值， T为波浪周期； 所述计算单 元用于基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S； lg(S/D)＝ ‑0.80exp(0.14/Fra)+1.11。 5.根据权利要求1所述的单桩基础冲刷深度 预测装置， 其特征在于， 所述计算单元还用 于基于公式Fra＝Ua/(gD)0.5计算得到所述Fra， 其中， 所述Ua等于Uc+2/π*Um， Uc为泥沙临界启 动流速； Um＝Uc+Uwm， 表示波浪诱导的水质点近底层(泥面以上1D)最大流速幅值， 所述g为重 力加速度。 6.一种单桩基础冲刷深度 预测系统， 其特征在于， 应用有权利要求4 ‑5任意一项所述的 单桩基础冲刷深度预测装置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114818077 A 2一种单桩基础冲刷深度预测方 法、 装置和系统 技术领域 [0001]本发明涉及海洋工程技术领域， 具体涉及 一种考虑波流共同作用的单桩基础冲刷 深度预测方法、 装置和系统。 背景技术 [0002]在海洋环境中， 海上风电场单桩基础通常会受到波浪与海流的共同作用， 使得基 础附近的海床面剪应力增大， 产生冲刷坑， 减弱基础承载力， 危及基础及上部结构的安全。 桥墩在水流单独作用下 的冲刷深度研究已有超过半个世纪的历史； 对于海洋工程， 桩基在 波浪单独作用下 的冲刷深度研究也日益成熟。 然而， 桩基在波浪与海流共同作用下 的冲涮 深度绝非二者单独作用下冲涮深度的简单叠加， 迄今与之相关的研究凤毛麟角， 已有的研 究成果与实际工程出入很大， 故亟需提出合理的、 在波浪与海流的共同作用下 的桩基冲刷 深度预测方法。 发明内容 [0003]有鉴于此， 本 发明实施例提供一种单桩基础冲刷深度预测方法、 装置和系统， 以实 现波浪与海流的共同作用下的桩基冲刷深度的可靠预测。 [0004]为实现上述目的， 本发明实施例提供如下技 术方案： [0005]一种单桩基础冲刷深度预测方法， 包括： [0006]获取目标单桩的环境参数和配置参数， 所述环境参数和配置参数包 括： D、 Fra和KC， 所述D为目标单桩的单桩基础直径、 Fra为基于1/4波浪周期平均流速定义的Fr oude数， 所述 KC＝UwmT/D， 其中， 所述Uwm为波浪诱 导的水质点 流速幅值， T为波浪周期； [0007]基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S； [0008]lg(S/D)＝ ‑0.80exp(0.14/Fra)+X， 所述X为预设值。 [0009]可选的， 上述单桩基础冲刷深度预测方法中， 还 包括： [0010]基于公式Fra＝Ua/(gD)0.5计算得到所述Fra， 其中， 所述g为重力加速度。 [0011]可选的， 上述单桩基础冲刷深度预测方法中， 所述X的值 为1.11。 [0012]一种单桩基础冲刷深度预测装置， 包括： [0013]参数采集单 元和计算单 元； [0014]所述参数采集单元用于获取目标单桩的环境参数和配置参数， 所述环境参数和配 置参数包括： D、 Fra和KC， 所述D为目标单桩的单桩基础直径、 Fra为基于1/4波浪周期平均流 速定义的Froude数， 所述KC＝UwmT/D， 其中， 所述Uwm为波浪诱导的水质点流速幅值， T为波浪 周期； [0015]所述计算单 元用于基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S； [0016]lg(S/D)＝ ‑0.80exp(0.14/Fra)+1.11。 [0017]可选的， 上述单桩基础冲刷深度 预测装置中， 所述计算单元还用于基于公式Fra＝ Ua/(gD)0.5计算得到所述Fra， 其中， 所述Ua等于Uc+2/π*Um， Uc为泥沙临界启动流速； Um＝Uc+说　明　书 1/4 页 3 CN 114818077 A 3