CN106368166A - 一种半潜式消浪装置及消浪方法 - Google Patents
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- E02B3/062—Constructions floating in operational condition, e.g. breakwaters or wave dissipating walls
Abstract
本发明提供一种半潜式消浪装置，包括若干个相互连接的模型单元，所述模型单元包括空心管，在空心管的上下两端填有圆柱形泡沫柱，空心管下端管壁上的对称位置设有孔，网兜通过孔安装到空心管的下端，模型单元由缆绳连接在锚桩上，并潜至水面以下。本发明半潜式的消浪装置能够全部潜入水面以下，不会影响景观；空心管下部的网兜设计，不仅可以平衡浮力，又可养殖贝类等，这种设计不仅不会影响海水交换，还给养殖提供空间，带来经济效益的同时，又能很好的维护港内水域质量，进而减少对海岸的侵蚀和海岸线的破坏，保滩促淤，一举多得。
Description
技术领域
本发明属于海域控制领域，具体涉及一种半潜式消浪装置及消浪方法。
背景技术
一直以来，波浪对人类的工程活动与文明发展带来了许多负面影响。天然岸坡和堤岸构筑物在波浪冲蚀下会不断被淘刷、磨蚀、搬运以致最终破坏，危及工程安全。传统意义上的消浪装置工程造价大，在材料实用上和对波能消耗上不成比例，例如斜披式消浪装置，虽然其结构形式和实际施工不难，消波能力比较可观，但是在深水区海域，波能最集中的水面处用了最少的材料，而在波能最小的水底耗费了大量的材料，性价比大打折扣，而直立式消浪装置的过于笨重，自重很大，对基地要求很高，且容易发生沉降，整个结构物的消波减浪的效果就要减退。并且因传统式防波堤坐地式结构特点，防波堤后所掩护的水域内水体的循环受到限制，容易产生泥沙淤积，近海生态以及渔业受到影响，港内水体易受到污染。浮式消浪装置有许多传统意义上的消浪装置所不具备的优点。它可有效防止海水污染，因为其具有很强的海水交换功能。随着水深的增加，其造价比固定式便宜的多。因其对地基的要求不高，所以可以很容易的应用在软土海床水域，不需要另进行地基处理，且安放位置可以很容易的改变。另外，浮体、缆绳和锚具都很容易制造，浮式消浪装置具有重量轻、结构简单、经济成本低、适合机动性布置等优点。浮式消浪装置还具有不破坏水域的整体性和生态环境，不改变水流和泥沙运动条件的特点，特别适合地质条件不好的海域，为保障浮礁和网箱等的安全，以及避免风浪造成的损失，可采用浮式消浪装置进行掩护。
浮式消浪装置通常是由金属，钢筋混泥土和塑料材料制造的浮式构件和锚泊系统组成的防浪设施。根据其消浪机理分为反射型，波浪破碎型与摩擦型。反射型结构的部分入射波的能量到远海，同时衰减透射波；反射和波浪破碎型结构易于使波浪破碎，同时衰减透射波和反射波；摩擦型主要是利用摩擦衰减入射波能量，由波浪能量幅值的衰减使得透射波浪衰减。但是浮式消浪装置大部分都浮在水面上，特别对于海滨浴场等旅游场所，这样会造成海域景观的破坏，感官效果将大打折扣。本发明半潜式消浪装置可以很好的解决这一问题，对海滨浴场等的景观不会造成破坏，对岸滩的侵蚀及淤积有一定保护作用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种半潜式消浪装置，包括若干个相互连接的模型单元，所述模型单元包括空心管和网兜，在空心管的上下两端填入圆柱形泡沫柱，空心管下端管壁的对称位置设有孔，网兜通过孔安装到空心管的下端，模型单元通过缆绳连接在锚桩上，潜至水面以下。
空心管的上下两端开口，圆柱形泡沫柱由空心管的上、下两端入口处分别填入空心管的上端和下端。
本发明的空心管，主要起消浪作用；空心管下端的网兜，不仅可以平衡浮力还可以养殖贝类带来经济效益；模型单元靠锚桩固定。这样浮力与重力相平衡，使得模型单元全部潜在水下。为增大消浪装置的浮力，在空心管的上下两端填有圆柱形泡沫柱。
优选在空心管的上端还设有盖体，将空心管的上下两端填入圆柱形泡沫柱后，将盖体与空心管的上端由防水密封胶密封，这样可以起到更好的防水作用。
所述模型单元之间由塑封胶片连接，塑封胶片两端由卡扣分别固定在模型单元上。所述卡扣为两个半圆形，两个半圆形的对接处通过螺丝固定连接有塑封胶片，使塑封胶片通过卡扣固定连接在模型单元上。这样有利于掌握模型间距，并且单元体间连接较稳定，防止波浪来时单元体被打乱缠绕。
所述模型单元垂直潜至水面以下，排列为长方体或正方体结构消浪装置。垂直潜入水面下方，相较于模型单元斜着潜至水面以下操作更简单易控，不仅可以不破坏水域的整体性和生态环境，不改变水流和泥沙运动条件的特点，特别适合地质条件不好的海域。为保障浮礁和网箱等的安全提供掩护，以及避免风浪造成的损失，可采用浮式消浪装置进行掩护，还减少对海岸线的侵蚀和淤积，又给养殖提供空间，带来经济效益，同时，模型全部潜至水面以下，不会对海域景观造成破坏，一举多得。
所述空心管材料为PPR(无规共聚聚丙烯)。具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢等优点。
本发明还提供一种消浪方法，包括如下步骤：A将空心管下端对称的管壁上打孔，上下两端填有圆柱形泡沫柱，网兜通过孔安装到空心管的下端，得到模型单元；B将模型单元相互连接；C将模型单元通过缆绳连接在锚桩上，全部潜至水面以下。
所述模型单元垂直潜至水面以下，排列为长方体或正方体消浪装置。
优选模型单元上端距离水面0-0.06m，这样越贴近水面，模型高度在波高范围，很好的扰乱水质点的运动，波浪的越浪量变小，消波效果越明显。
本发明的有益效果是本发明消浪装置可以全部潜入水面以下，不会造成海域景观的破坏，既增强了海水交换能力，减少沉积，防止海水污染，又可以使海岸的侵蚀情况有所缓解；在造价方面，要比传统坐底式防波堤制作简单，可操作性强，价格更低廉；在消浪装置的每一个单元体下面都附着网兜，这样既可以充当阻尼结构，破坏水质的运动，进而挡浪，增大了消波能力，使波能量损耗破坏，又可以养殖贝类等，带来很好的经济效益。当波浪传到消浪装置前时，遇到消浪装置会使波高减小，越浪量随之减小，波高由大变小的过程中波浪会破碎，进而起到消浪减能的作用。另外空心管材料为PPR，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢等优点。
附图说明
图1为本发明消浪装置。
图2为本发明消浪装置的俯视图。
图3为本发明消浪装置的测试示意图。
图4为对比实施例1波高为0.06m不同间距对比折线图。
图5为对比实施例1波高为0.09m不同间距对比折线图。
图6为对比实施例1波高为0.06m四种不同下潜深度对比折线图。
图7为对比实施例1波高为0.09m四种不同下潜深度对比折线图。
图8本发明实施例1波高为0.06m时，模型不同纵向间距时消浪装置的消浪结果。
图9本发明实施例1波高为0.09m时，模型不同纵向间距时消浪装置的消浪结果.
图10本发明实施例1入射波高为0.06m，模型不同下潜深度的对比，波浪经消浪装置的消浪结果。
图11本发明实施例1入射波高为0.09m，模型不同下潜深度的对比，波浪经消浪装置的消浪结果。
图1-3中，1为空心管，2为圆柱形泡沫柱，3为网兜，4为锚桩
具体实施方式
对比实施例1
一种柔性浮筏式消浪结构，包括相互连接的模型单元，模型单元体采用圆形管(Φ50mm×200mm)，平铺于水面，圆形管的中心轴与波浪方向垂直，模型单元之间横向间距为3mm，纵向间距为200-300mm，模型单元体锚固依靠四根系缆绳连接锚桩固定。测试采用周期为0.8s、0.9s、1.0s、1.1s。波高为0.06m、0.07m、0.08m、0.09m。实验结果(见附图4-7)，表明其最小透射系数在50％-60％之间。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种半潜式消浪装置，包括相互连接的模型单元，所述模型单元包括空心管1和网兜3，所述空心管1的上下两端填入圆柱形泡沫柱2，空心管1上端设有盖体，空心管1上端与盖体之间用防水密封胶密封。空心管1下端管壁上的对称位置设有孔，网兜3通过孔安装到空心管1的下端，相邻的模型单元之间由塑封胶片连接。塑封胶片两端由卡扣分别固定在模型单元上。所述卡扣为两个半圆形，两个半圆形对接后，用螺丝在对接处固定。模型单元排布为长方体消浪装置，横向(长方体宽的方向)设有12个单元模型，每个单元体间距为3cm，纵向(长方体长的方向)设有16排(16个单元模型)，每排间距12-18cm(纵向间距)。模型单元由锚链连接在锚桩上，并垂直潜至水面以下。所述空心管1结构参数为直径外径32mm，内径30mm，长15cm，所述圆柱形泡沫柱2结构参数为直径32mm，长3cm。
本发明消浪装置的消浪方法如下：先截取15cm长的空心管，下端对称的管壁上打孔，空心管上下两端塞入圆柱泡沫2，上端加盖并密封，网兜通过孔安装到空心管的下端，即为模型单元，将相邻的模型单元之间由塑封胶片连接，排布为长方体消浪装置，塑封胶片两端由卡扣分别固定在模型单元上。所述卡扣为两个半圆形，两个半圆形对接处通过螺丝固定连接有塑封胶片，使塑封胶片通过卡扣固定连接在模型单元上。将模型单元通过缆绳连接在锚桩4上，并潜至水面以下。
本发明消浪装置的测试是在三维波浪水槽中进行的，水槽长约40m，宽0.7m，试验水深0.65m，下潜深度(模型上端距离水面距离)0－0.06m，将本发明消浪装置的模型单元通过缆绳连接在锚桩上，垂直潜入水面下方，本发明消浪装置选择横向间距为3cm，模型单元之间纵向间距为12-18cm。这样随着模型单元间距的增大，模型长度相应变长，当大周期的波浪来时，使其越浪量减少，从而透射系数也会减小。
试验所采用的周期0.7s,0.8s,0.9s,1.0s,1.1s。对应波高为0.06m,0.07m,0.08m,0.09m,1.0m。当波浪传到消浪装置前时，遇到消浪装置会使波高减小，越浪量随之减小，波高由大变小的过程中波浪会破碎，进而起到消浪减能的作用。
入射波高约为0.06m，周期为0.7、0.8、0.9、1.0、1.1s时，对比不同纵向间距，波浪经过模型后，消浪结果如图8所示，最小透射系数在10％-17％左右。
入射波高为0.09m，周期为0.7、0.8、0.9、1.0、1.1s时，对比不同纵向间距，波浪经过模型后，消浪结果如图9所示，最小透射系数在12％-20％左右。
入射波高为0.06m，周期为0.7、0.8、0.9、1.0、1.1s时，模型不同下潜深度的对比，波浪经消浪装置的消浪结果如图10所示，最小透射系数在10％-40％左右。
入射波高为0.09m，周期为0.7、0.8、0.9、1.0、1.1s时，模型不同下潜深度的对比，波浪经消浪装置的消浪结果如图11所示，最小透射系数在20％-40％左右。
与对比实施例相比，本发明消浪装置有良好的消浪效果，消浪装置的排数越长，在小周期和小波高的作用下，消浪效果非常好，随着周期、波高的增大，消浪效果逐渐削弱。
Claims (8)
1.一种半潜式消浪装置，其特征在于：包括若干个相互连接的模型单元，所述模型单元包括空心管(1)和网兜(3)，在空心管(1)的上下两端填有圆柱形泡沫柱(2)，空心管(1)下端管壁上的对称位置设有孔，网兜(3)通过孔安装到空心管(1)的下端，模型单元通过缆绳连接在锚桩(4)上，并潜至水面以下。
2.如权利要求1所述的一种半潜式消浪装置，其特征在于：所述空心管(1)的上端还设有盖体，所述盖体与空心管(1)的上端由防水密封胶密封。
3.如权利要求1所述的一种半潜式消浪装置，其特征在于：每个相邻的模型单元之间由塑封胶片连接，塑封胶片两端由卡扣分别固定在模型单元上。
4.如权利要求3所述的一种半潜式消浪装置，其特征在于：所述卡扣为两个半圆形，两个半圆形对接处通过螺丝固定连接有塑封胶片，使塑封胶片通过卡扣固定在模型单元上。
5.如权利要求1所述的一种半潜式消浪装置，其特征在于：所述模型单元垂直潜至水面以下，排列为长方体或正方体消浪装置。
6.一种权利要求1所述的半潜式消浪装置的消浪方法，其特征在于：包括如下步骤：A、将空心管(1)下端对称的管壁上打孔，空心管(1)上下两端填入圆柱形泡沫柱(2)，网兜(3)通过孔安装到空心管(1)的下端，得到模型单元；B将模型单元相互连接；C模型单元通过缆绳连接在锚桩(4)上，并潜至水面以下。
7.如权利要求6所述的半潜式消浪装置的消浪方法，其特征在于：所述模型单元垂直潜入水面下方，排列为长方体或正方体消浪装置。
8.如权利要求7所述的半潜式消浪装置的消浪方法，其特征在于：模型单元上端距离水面0-0.06m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |