CN102352614A - 连续多弧式消波堤 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续多弧式消波堤，它包括有主体和护坡，所述的主体的迎水面设置有斜坡，所述的护坡包括有圆弧形护面和水平连接段。本发明结合水流力学特性，采用斜坡连续多弧式的堤防结构形式，该消波堤护面由连续的多个圆弧及水平连接段构成。水平连接段使水流能够平顺进入圆弧。水流与圆弧面相互作用，削减少部分波浪能量，实现第一次消波。圆弧面使水流改变流向，阻止水流沿堤坝纵向攀爬，因圆弧作用而改变方向的水流沿圆弧尾部切线射出，拍击上涌波浪，利用水流撞击消除大部分波浪能量，降低波浪爬高，实现第二次消波。设置连续多个圆弧，可以实现逐级消波。经模型试验，消波率可达到69％-82％，消波效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种消坡堤，尤其是涉及一种连续多弧式消波堤。
背景技术
堤防工程作为防洪工程体系的重要组成部分，同时也是城市总体建设的重要组成部分。在城市中，滨水区作为“一个城市景色最优美的地方”，是重要的旅游风景区。在加强堤防建设、提高抗洪能力的同时，充分发挥绿化城市、美化城市、造福于民的多方位堤防功能，使堤防建设与城市建设、旅游设施建设相结合。现有河、海堤防的堤面结构上多为斜坡平面式或直墙平面式。在斜坡式堤面上采用了栅栏板、各种形状砌块等异型结构，或者结合对生态环境的要求，形成生态护岸。这些堤防形式达到了防浪和人们对景观的要求，但观赏性和亲水性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种连续多弧式消波堤，该堤不仅具有防洪功能，达到消波防浪的目的，还具有景观环境功能，提高了观赏性，进一步美化城市环境，同时也满足游人的亲水性要求，发挥了堤防设施的多种功能。
为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：
连续多弧式消波堤，包括有主体和护坡，所述的主体的迎水面设置有斜坡，所述的护坡包括有圆弧形护面和水平连接段。
所述的主体整体呈L型。
所述的水平连接段的末端设置有护栏。
所述的护坡上设置有人行阶梯。
本发明所具有的优点与效果是：
1、本发明结合水流力学特性，采用斜坡连续多弧式的堤防结构形式，该消波堤护面由连续的多个圆弧及水平连接段构成，结构形式新颖独特。这种新型消波堤的连续多弧结构形式是本发明的主要特点。其中水平连接段使水流能够平顺进入圆弧。水流与圆弧面相互作用，削减少部分波浪能量。实现第一次消波。圆弧面使水流改变流向，阻止水流沿堤坝纵向攀爬，因圆弧作用而改变方向的水流沿圆弧尾部切线射出，拍击上涌波浪，利用水流撞击消除大部分波浪能量，实现第二次消波。设置连续多个圆弧，可以实现逐级消波，
2、本发明的消波机理是由圆弧引导依圆周运动，在惯性力和离心力的作用下，使波浪沿圆弧末端切线反向回卷，利用反向回卷的波浪与上涌波浪的相互作用，消减波浪能量，降低波浪的冲刷能力和爬高。经模型试验，消波率可达到69％-82％，消波效果显著。
3、本发明亲水性强，观赏度高，适用范围广。续多弧式消波堤结构自身新颖独特、美观大方，向堤岸冲击的波浪经过圆弧时由于受固体边界的约束，形成强迫回漩，作为景观，可提升水流的观赏度。与圆弧相切的水平连接段设有一定宽度，形成景观堤，在低潮位或河流的枯水季节，游人可踏足于该水平廊道戏水观海，营造了良好的亲水环境，促进了人水和谐。本发明消波堤适用于波浪较大需要防护的海堤、河堤，同时也可作为景观堤使用。
4、本发明连续多弧式消波堤仅由多个圆弧及弧间水平连接段构成，结构简单，圆弧段可预制模板，施工方便。
5、本发明连续多弧式消波堤的圆弧面使水流改变流向，阻止水流沿堤坝纵向攀爬，有效地减小了波浪爬高，降低了建设高程。
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，模型按重力相似准则设计，长度比尺为λL＝20。
试验模型由三部分组成：连续多弧式消波堤、平板普通堤面及简易造波装置。这三个组成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。
连续多弧式消波堤：圆弧直径为8cm，横向宽度25cm，斜坡倾角45°，弧间水平连接段长度9cm，厚度为1cm，堤面垂直高度为37cm。
平板普通堤面：横向宽度25cm，斜坡倾角45°，堤面垂直高度为37cm，与连续多弧堤面相同。
为了得到试验所需要的不同强度的波浪，自制了简易的造波装置，如图3所示。简易造波装置由扰动板4、凸轮6和电机5三部分组成。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，凸轮作用在扰动板上，使扰动板前后摆动，电机运转频率不同，凸轮和扰动板转动、摆动的频率也不同，以致形成不同高度的波浪。
以槽底为基准，分别以13cm、14cm、15cm的三种不同水深进行了试验，电机运转频率分别为80r/min、90r/min、100r/min。在上述相同水流条件下对连续多弧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δp表示，连续多弧式消波堤波浪爬高用δh表示，波浪爬高消减率(简称消波率)用Kb表示，消波率定义为Kb＝(δp-δh)/δp。
方案一：在水位为13cm时，两种形式堤面波浪爬高实测数据见表1-1。
表1-1两种形式堤面波浪爬高实测值(单位：cm)
方案二：当水位为14cm时，两种形式堤面波浪爬高实测数据见表1-2。
表1-2两种形式堤面波浪爬高实测值(单位：cm)
方案三：当水深为15cm时，两种形式堤面波浪爬高实测数据见表1-3。
表1-3两种形式堤面波浪爬高实测值(单位：cm)
经试验数据分析，连续多弧式消波堤消波率达到69％-82％。
由上述分析可知，本发明连续多弧式消波堤能够达到预期的消波效果，显著地降低了波浪爬高。
附图说明
图1为本发明连续多弧式消波堤的整体结构示意图；
图2为本发明连续多弧式消波堤的侧视图；
图3为简易造波装置结构图。
图中：主体1；护坡2；斜坡11；圆弧形护面21；水平连接段22；护栏23；人行阶梯3；扰动板4；电机5；凸轮6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述：
实施例1：
如图1所示，本实施例连续多弧式消波堤包括有主体1和护坡2，所述的主体1的迎水面设置有斜坡11，所述的护坡2是由若干个单体组成的，每个单体是由圆弧形护面21和水平连接段22组成的。水平连接段22具有一定的厚度。所述的主体1整体呈L型。所述的水平连接段22的末端设置有护栏23。所述的护坡2上设置有人行阶梯3。
实施例2：
如图1、2所示，本实施例连续多弧式消波堤包括有主体1和护坡2，所述的主体1的迎水面设置有斜坡11，斜坡11与水平面间的角度为45°。所述的护坡2是由若干个单体组成，每个单体是由圆弧形护面21和水平连接段22组成的。圆弧形护面21的圆心角为180°，水平连接段22的表面为水平面，具有一定的厚度。所述的水平连接段22的末端设置有护栏23，保护游人，避免坠落受伤。所述的主体1整体呈L型。所述的护坡2上间隔一定距离设置有人行阶梯3，便于游人通行。
Claims (4)
1.连续多弧式消波堤，包括有主体和护坡，其特征在于所述的主体的迎水面设置有斜坡，所述的护坡包括有圆弧形护面和水平连接段。
2.根据权利要求1所述的连续多弧式消波堤，其特征在于所述的主体整体呈L型。
3.根据权利要求1或2所述的连续多弧式消波堤，其特征在于所述的水平连接段的末端设置有护栏。
4.根据权利要求3所述的连续多弧式消波堤，其特征在于所述的护坡上设置有人行阶梯。
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