明渠水流脉动特性的研究作为紊流力学的重要组成部分,一直受到紊流力学研究者的重视。桥墩冲刷是造成桥梁破坏失事的重要原因,对于桥墩周围水流脉动特性的研究有助于对桥墩局部冲刷的研究。引起桥墩局部冲刷的泥沙运动是以水流脉动为基础的,只有深入地了解水流的脉动特性,才能更好地提高对桥墩局部冲刷的认识。国内外许多学者和科技工作者进行了大量室内明渠水槽模型试验、野外测量和数值计算的研究,他们测量了水流的脉动流速,分析了在其研究领域紊流脉动特性的分布特性,为紊流在二维和三维流动中的研究做出了一定的贡献。但由于水流脉动情况复杂,影响因素众多,至今人们对水流脉动特性在理论上的研究仍然不是十分完善,仍需继续进行这方面的研究。本论文以室内桥位水力模型试验为基础,制定了3种双排非顺水群桩桥位方案,在不同水流条件下进行试验研究。运用声学多普勒流速仪Vectrino测量了各个流速测点三维瞬时流速,以紊流力学知识和统计学知识为基础,计算出各测点的脉动流速、时均流速、脉动强度等脉动要素,找出其分布特征和局部冲刷最大深度与水流脉动特性之间的关系。本文以紊流统计理论为基础,介绍了紊流的统计平均和时间平均。“遍历假说”的提出为统计紊流试验研究采用时间平均提供了理论依据,也使得试验工作在现实中是可以实现的。另外,论文还介绍了紊流脉动量的统计特征一均值和方差、自相关函数、脉动尺度等,分析计算了紊流的特征尺度。对于脉动流速,计算并对比了经验概率曲线和理论正态计算的概率曲线之间的差异,理论上介绍了高等统计学中可以计算这个差异值大小的方法一拟合优度检验。各测点流速脉动过程实测资料表明,各测点流速的脉动过程线基本类似,并具有大小不同的准周期。对于确定的测点,长历时观测的平均流速值出现的时间间隔最短,在平均流速值上增加或减少同样数值的流速出现的时间间隔都同样增大,且增大幅度接近。由实测资料统计的流速概率分布与理论正态计算的概率分布相比,在自由紊流区相对比较接近,而在近壁强剪切区则相对偏离比较大。另外,本文还分析计算了在特定试验组次、固定角度变化流量条件、固定流量变化角度条件三种情况下,时均流速、脉动强度沿断面的分布规律。最后,通过分析对比局部最大冲刷深度资料,得出各试验组次局部最大冲刷深度的分布规律。