Local scour in rivers due to bridges and natural features. A case study from Rönne river, Sweden

• Bridges are important components in many transportation networks often spanning rivers and other water bodies. The failure of a bridge will cause significant direct and indirect economic losses to society. Scouring of the river bed around bridges is a principal mode of bridge failure typically associated with large floods. The risk of such scour may become higher with the emerging climate change that can induce large floods in a short period of time, significantly changing the river hydraulics. The objective of the present study is to review the significance of different types of riverbed scour with a focus on the fundamental mechanisms and governing parameters controlling bridge scour. The study was conducted in the Rönne River at Ängelholm Municipality because many scour holes were discovered along the river bottom during a high-resolution bathymetric survey. The bathymetric analysis identified 14 major scour holes of between 1.3 and 3.5 m depth from the existing, undisturbed river bed. The investigation revealed that the scour holes originate from bridge, bend, and hard bottom scour. A special analysis of bridge scour was performed using river hydraulic properties obtained through simulations with the one-dimensional hydraulic model HEC RAS. According to these scour simulations, the studied bridges show more potential risk for abutment scour and pier scour than for contraction scour. The bridge Flygarebron shows the highest potential risk for abutment and pier scour, whereas the Kristian II bridge has the highest risk for contraction scour.

• Broar över vattendrag utgör viktiga element i många transportsystem. Om broar kollapsar orsakas betydande problem med både direkta och indirekta kostnader för samhällsekonomin. Lokal erosion av botten kring broar är många gånger en huvudorsak till brokollaps, ofta i samband med extrema flödessituationer. Risken för sådan lokal erosion kan bli större i samband med en framtida klimatförändring, vilken kan generera högre flöden under korta perioder som påverkar de hydrauliska förhållandena. Syftet med före-liggande studie är att undersöka betydelsen av olika typer av lokal erosion med fokus på grundläggande mekanismer och styrande parametrar som påverkar erosion vid broar. Studien genomfördes i Rönne å, Ängelholms kommun, eftersom ett stort antal hål i botten till följd av lokal erosion upptäcktes i samband med en detaljerad batymetrisk inmätning. Analys av batymetrien visade på 14 större erosionshål med djup på mellan 1.5 och 3 m från den opåverkade botten. Undersökningen indikerade att dessa hål härrör från lokal erosion på grund av broar, flodkrökar och fast botten. En speciell analys genomfördes av lokal erosion orsakad av broar genom att simulera de hydrauliska förhållandena med den en-dimensionella modellen HEC RAS. På basis av dessa simuleringar, fastställdes att de studerade broarna är huvudsakligen utsatta för lokal erosion kring brofästen och bropelare, medan erosion till följd av flödeskontraktion har mindre effekt. Vid Flygarebron finns den största potentiella risk för erosion kring brofästen och bropelare, medan flödeskontraktion har störst påverkan vid Kristian II:s bro.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Samhällsbyggnadsteknik -- Vattenteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Civil Engineering -- Water Engineering (hsv//eng)

Nyckelord

Bridge scour

Bend scour

Hard bottom scour

HEC RAS

River hydraulics

Rönne River

Publikations- och innehållstyp

art (ämneskategori)

vet (ämneskategori)