波浪式消波堤

摘要

本发明涉及一种波浪式消波堤，包括有阶梯式堤底、波浪式栅墙和防浪墙。防浪墙安装于阶梯式堤底的顶端；波浪式栅墙竖直安装于阶梯式堤底的阶梯面上，波浪式栅墙的水平截面为波浪形，波浪式栅墙由入口处圆弧墙、终点处圆弧墙与中间段圆弧墙组成，入口处圆弧墙的圆心角为60°，中间段圆弧墙的圆心角为120°，终点处圆弧墙与防浪墙相连。本发明阶梯式堤面起到护面加糙消能作用，可消除一部分波能，波浪式栅墙构造使水流进入后形成浪花和涡旋，使波浪破碎和撞击，达到消能作用。波浪式栅墙与阶梯式堤面相结合，对进入栅墙之间的波浪进行双重消能，从而降低波浪的爬高及对堤底的冲刷，可防止海岸被淘刷，起到很好的保护海岸作用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种波浪式消波堤。

背景技术

   波浪是造成海岸侵蚀的主要动力因素之一。尤其是在近岸破碎波浪掀沙和潮流输沙情况下，大部分被侵蚀泥沙向远离岸边地区扩散运移，造成海岸不断淘刷后退，进而危害岸堤安全。因此，必须采取工程措施对岸堤加以保护。

岸堤防护工程的关键是消浪，同时还能阻止潮流输沙。目前岸堤常采用直立式消波堤、斜波式消波堤、浮式消波堤以及采用混凝土异形块消能等，这些堤防形式达到了防浪消能和人们对景观的要求，但亲水性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种波浪式消波堤，本发明消波堤以涌向河岸或海岸的波浪为消能对象，采用两级消能，消波率好。

本发明采用的技术方案是：

波浪式消波堤，包括有阶梯式堤底、波浪式栅墙和防浪墙。防浪墙安装于阶梯式堤底的顶端；所述的波浪式栅墙的数量至少为三组，波浪式栅墙竖直安装于阶梯式堤底的阶梯面上，波浪式栅墙的水平截面为波浪形，波浪式栅墙由入口处圆弧墙、终点处圆弧墙与中间段圆弧墙组成，入口处圆弧墙的圆心角为60°，中间段圆弧墙的圆心角为120°，终点处圆弧墙与防浪墙相连。

相邻波浪式栅墙之间的距离为中间段圆弧墙的半径的1.5倍。

波浪式栅墙的厚度为中间段圆弧墙的半径的1/12。

本发明所具有的优点与效果是：

1、本发明为波浪式消波堤，包括有阶梯式堤底、波浪式栅墙和防浪墙。在阶梯式堤底的迎水面设有若干级直角台阶形成阶梯式堤面，防浪墙安装于阶梯式堤底顶端，波浪式栅墙竖直安装于阶梯式堤底的阶梯式堤面上。阶梯式堤面起到护面加糙消能作用，可消除一部分波能。波浪式栅墙构造使水流进入后形成浪花和涡旋，使波浪破碎和撞击，达到消能作用。波浪式栅墙与阶梯式堤面相结合，对进入栅墙之间的波浪进行双重消能，从而降低波浪的爬高及对堤底的冲刷。为提升水流的观赏度，阶梯式堤底可配合城市景观大道建设形成人行观景步道，游人可在阶梯上驻足游玩，形成人水和谐的亲水环境。此波浪式消波堤既可应用于波浪较大需要防护的海岸、河岸，也可应用于滨河、滨江大道旁，结合城市景观，增强亲水性，促进人水和谐，也可以放置于城市内河转弯处，达到防洪的作用。本发明可防止海岸被淘刷，起到很好的保护海岸作用，并且使生态与水利工程相结合，作为海岸景观，为沿海城市带来一定的经济效益，具有一定的推广价值。

2、本发明波浪式栅墙的水平截面为波浪形，波浪式栅墙由入口处圆弧墙、终点处圆弧墙与中间段圆弧墙组成，入口处圆弧墙圆心角为60°，中间段圆弧墙的圆心角为120°。这样的结构能使水流更顺畅的进入栅墙之间，充分利用栅墙的波浪式结构进行水与水之间相互作用消能，同时有利于栅墙与堤底的连接牢固稳定。

3、本发明波浪式栅墙的厚度为中间段圆弧墙的半径的1/12，相邻波浪式栅墙之间的距离为中间段圆弧墙的半径的1.5倍，该距离使水流在栅墙之间的流动连通性最好，同时水流在波浪式栅墙间的相互碰撞更充分、消能作用最强。

模型试验

模型试验在沈阳农业大学水利学院水工实验室进行。

试验模型由三部分组成：波浪式消波堤、平板普通堤面及简易造波装置。这三部分均采用有机玻璃材料制作，共同放置在矩形有机玻璃槽内。

波浪式消波堤：阶梯式堤面上安装四组波浪式栅墙，波浪式栅墙的入口处圆弧墙圆心角为60°，中间段圆弧墙的圆心角为120°。入口处圆弧墙、终点处圆弧墙和中间段圆弧墙的半径为6cm，相邻栅墙之间的距离为9cm，栅墙厚度为5mm。堤底的端面结构为倾角为30°的直角三角形，稳定性好。其高度为40cm。堤底的斜坡面上设置若干阶梯，每一级阶梯的截面为直角三角形，其最短直角边为4cm，与其对应的夹角为30°。模型中防浪墙高度为20cm，宽度与阶梯宽度相同；波浪式栅墙高度为20cm，模型横向长度为50cm。

平板普通堤面：横向长度50cm，斜坡倾角30°，堤面垂直高度为40cm。

为连续产生波浪，自制简易造波装置。如图4所示，简易造波装置由扰动板4、凸轮6，连动轴和电机5四部分组成，基本原理是利用电动机作为动力设备制造水流的内部扰动，通过电机带动凸轮运转，凸轮通过连动轴带动扰动板，使扰动板前后摆动,以致形成波浪。

以槽底为基准，分别以15cm、17cm、19cm的三种不同水深进行试验，电机运转频率为90r/min，以相同水流条件下对波浪式消波堤和平板普通堤面进行对比试验。

波浪爬高用测针量测。波浪爬高用δ表示，其中平板普通堤面波浪爬高用δ_p表示，波浪式消波堤波浪爬高用δ_b表示，波浪爬高消减率(简称消波率) 用K_b表示，消波率定义为K_b =（δ_p-δ_b）/δ_p。 

    方案一：在水深为15㎝时，两种形式堤面波浪爬高实测数据见图5（单位：cm）。   

方案二：当水深为17㎝时，两种形式堤面波浪爬高实测数据见图6（单位：cm）。

方案三：当水深为19㎝时，两种形式堤面波浪爬高实测数据见图7（单位：㎝）。

经试验数据分析，波浪式消波堤消波率达到79%~85%。

由上述分析可知，本发明消波堤能够显著降低波浪爬高。

附图说明

图1为本发明波浪式消波堤的主视图；

图2为本发明波浪式消波堤的俯视图；

图3为本发明波浪式消波堤的侧视图；

图4为简易造波装置结构图；

图5为水深为15㎝时，两种形式堤面波浪爬高实测数据；

图6为水深为17㎝时，两种形式堤面波浪爬高实测数据；

图7为水深为19㎝时，两种形式堤面波浪爬高实测数据。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述：

如图1-3所示，本发明波浪式消波堤包括有阶梯式堤底1、波浪式栅墙2和防浪墙3，所述的阶梯式堤底1的端面结构为倾角为30°的直角三角形，阶梯式堤底1的迎水面设置有若干级的直角台阶11形成阶梯式堤面，防浪墙3安装于阶梯式堤底1的顶端，所述的波浪式栅墙2的数量至少为三组，波浪式栅墙2竖直安装于阶梯式堤面的台阶11上，波浪式栅墙2的水平截面为波浪形，波浪式栅墙2由一个入口处圆弧墙21、一个终点处圆弧墙22与若干个中间段圆弧墙23组成，入口处圆弧墙21、中间段圆弧墙23与终点处圆弧墙22连接成波浪的形状，入口处圆弧墙21的圆心角为60°，中间段圆弧墙23的圆心角为120°，终点处圆弧墙22与防浪墙3相连。

相邻波浪式栅墙2之间的距离为中间段圆弧墙23的半径的1.5倍。

波浪式栅墙2的厚度为中间段圆弧墙23的半径长度的1/12。