CN110644421A - 制造港池波流的施工结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制造港池波流的技术领域，公开了制造港池波流的施工结构，包括港池，港池的边缘修筑有围墙以及底壁，围墙包括四个首尾相连的边墙，四个边墙与底壁围合形成港池；港池内布置多个造波机，多个造波机布置在两个或者三个边墙的内侧；在底壁上挖设有多个预留孔，预留孔的下方挖设有泵井，预留孔与泵井连通，泵井与储水池相连通，泵井内设置有生潮设备，生潮设备的上端置于预留孔内，生潮结构的下端与储水池相连通，水流从多个预留孔内由下至上流出，可以均匀平稳地出流，达到更加真实的模拟效果，布置在边墙的内侧的多个造波机，从港池的单侧或多侧进行造波，即可单独使用，又可联动运行；从而满足造波与生潮同步进行的试验需求。

Description

制造港池波流的施工结构

技术领域

本发明专利涉及制造港池波流的技术领域，具体而言，涉及制造港池波流的施工结构。

背景技术

在港口航道及海岸工程、海岸与河口波浪潮流泥沙模拟实验中，通过建造港池波流设施是进行物理模型研究的一种必备方法，物理模型概念根据水流和泥沙运动的力学规律，按照相似理论，制作与原型几何相似的实体模型，以动态与动力相似为准则，试验研究河流、湖泊、河口、海岸的水流、波浪、泥沙运动和河床演变规律(包括工程前后的相应变化)的过程。

目前，造波机通过设置于设备前端并且置于水中的推波板的往复运动来制造满足特定需要的波浪，波浪作用于水槽或水池中的物理模型。

然而，由于实验研究的复杂性和多样性，研究人员对所产生波浪的要求越来越高，现有的造波方法是将造波机固定布置在水槽或水池中，只能进行单一的造波试验或者单一的生潮试验，存在无法同时满足在生潮过程中同时进行多侧波浪试验的需求的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供制造港池波流的施工方法，旨在解决现有技术中，现有制造港池波流的方法无法同时满足在生潮过程中同时进行多侧波浪试验的需求的问题。

本发明是这样实现的，制造港池波流的施工结构，包括向下挖设的港池，所述港池呈矩形状，所述港池的边缘修筑有围墙以及底壁，所述围墙包括四个首尾相连的边墙，四个所述边墙与所述底壁围合形成所述港池；所述港池内布置多个造波机，沿所述边墙的长度方向，多个所述造波机布置在两个或者三个所述边墙的内侧；沿所述底壁的长度或宽度方向，所述底壁上挖设有多个预留孔，所述预留孔的下方挖设有泵井，所述预留孔与所述泵井连通，所述泵井与储水池相连通，所述泵井内设置有生潮设备，所述生潮设备的上端置于所述预留孔内，所述生潮结构的下端与所述储水池相连通，当所述生潮设备启动后，所述生潮设备将所述储水池内的水经由所述预留孔输送所述至港池内。

进一步地，在所述造波机对立布置的边墙的内侧布置有斜坡式消能箱，所述斜坡式消能箱布置在预留区的外侧，在其它布置有造波机的边墙的内侧布置有直立式消能箱，所述斜坡式消能箱布置在所述预留区的外侧，所述直立式消能箱布置在所述造波机的外侧。

进一步地，所述预留孔的侧壁上由上至下分别朝内水平凸出布置有第一跺头以及第二跺头；所述生潮设备包括栅格板、耦合管以及潜水泵，潜水泵置于所述泵井中，所述耦合管与所述潜水泵的出水口连通，在所述第一跺头上封盖有格栅板，所述耦合管固定布置在所述第二跺头上。

进一步地，所述耦合管包括上法兰、中管以及下法兰，将所述上法兰焊接在所述中管的上端，将所述下法兰焊接在所述中管的下端，所述稳流装置包括上环、压水板、多根支撑杆以及预埋法兰，多根所述支撑杆由上至下依序穿过并与所述上环、压水板以及预埋法兰，所述压水板与所述支撑杆活动布置，可沿所述支撑杆长度方向往复移动，所述预埋法兰套设在所述中管上并与所述第一跺头呈固定布置，所述预埋法兰的上表面与所述上法兰的下表面贴合布置，所述耦合管的下法兰与所述潜水泵固定布置，且所述中管与所述潜水泵的出水口连通。

进一步地，沿环绕所述上法兰圆周方向，所述上法兰的上表面朝下凹陷并形成有用于安装密封条的第一安装槽以及第二安装槽，所述第一安装槽以及第二安装槽呈同心布置，所述第二安装槽的尺寸大于所述第一安装槽。

进一步地，相邻的两个所述泵井之间修筑有隔墙，所述隔墙将相邻的所述潜水泵隔绝成独立状态。

进一步地，沿所述储水池的中间向四周方向，所述储水池的深度逐渐增加。

进一步地，所述边墙的内侧修筑用于支撑所述造波机的支撑平台，所述支撑平台包括垂直立柱、倾斜立柱以及支撑板，所述垂直立柱以及倾斜立柱分别抵接在所述支撑板的下表面的前端与后端，所述倾斜立柱的的下端朝向所述港池的中间方向倾斜，所述造波机固定布置在所述支撑板上并延伸至所述预留孔的上方。

进一步地，挖设地下水库，所述地下水库包括两个独立布置的第一水库以及第二水库，在港池的边角部挖设有进人孔，所述第一水库具有与所述储水池连通的进水管，所述储水池与所述进人孔导通，所述第二水库具有与所述港池连通的排水管，所述进水管与所述排水管分别接入至所述进人孔内，所述第一水库与第二水库之间通过连通管连通。

进一步地，沿环绕所述底壁的边部，挖设排水沟，所述排水沟的底部与所述进人孔导通，所述进人孔内具有隔水阀。

与现有技术相比，本发明提供的制造港池波流的施工结构，通过在港池的底壁上布置预留孔，并在预留孔内布置有生潮设备，在预留孔下方连通有储水池，这样，在进行生潮的模拟过程中，水流从多个预留孔内由下至上流出，可以均匀平稳地出流，达到更加真实的模拟效果，更贴切生潮的过程，另外，在多个边墙的内侧布置多个造波机，在模拟造波过程中，可以从港池的单侧或同时从港池的多侧进行造波，即可单独使用，又可联动运行；从而满足造波与生潮同步进行的试验需求。

附图说明

图1是本发明提供的制造港池波流的施工结构的平面布置示意图；

图2是本发明提供的制造港池波流的施工结构的分隔区的平面布置示意图；

图3是本发明提供的制造港池波流的施工结构的港池的局部剖面示意图；

图4是本发明提供的制造港池波流的施工结构的港池的剖面示意图；

图5是本发明提供的制造港池波流的施工结构的港池的局部放大剖面示意图；

图6是本发明提供的制造港池波流的施工结构的耦合管的主视示意图；

图7是本发明提供的制造港池波流的施工结构的耦合管的立体示意图；

图8是本发明提供的制造港池波流的施工结构的直立式消能箱的立体示意图；

图9是本发明提供的制造港池波流的施工结构的斜坡式消能箱的立体示意图；

图10是本发明提供的制造港池波流的施工结构的第一水库与第二水库以及港池的连接示意图；

图11是本发明提供的制造港池波流的施工结构的第一水库与第二水库以及港池的剖视示意图；

图12是本发明提供的制造港池波流的施工结构的第一阶段过程中港池的局部剖面示意图；

图13是本发明提供的制造港池波流的施工结构的第二阶段过程中港池的局部剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-13所示，为本发明提供的较佳实施例。

制造港池波流的施工结构，包括向下挖设的港池100，所述港池100呈矩形状，所述港池100的边缘修筑有围墙以及底壁，所述围墙包括四个首尾相连的边墙107，四个所述边墙107与所述底壁围合形成所述港池100；所述港池100内布置多个造波机150，沿所述边墙107的长度方向，多个所述造波机150布置在两个或者三个所述边墙107的内侧；沿所述底壁的长度或宽度方向，所述底壁上挖设有多个预留孔110，所述预留孔的下方挖设有泵井171，所述预留孔与所述泵井171连通，所述泵井171与储水池170相连通，所述泵井171内设置有生潮设备，所述生潮设备的上端置于所述预留孔110内，所述生潮结构的下端与所述储水池170相连通，当所述生潮设备启动后，所述生潮设备将所述储水池170内的水经由所述预留孔110输送所述至港池100内，然后造波机150开始运转，进行造波。

以下施工步骤：

(1)以地面的高程为零，向下挖设港池100，沿着港池100的边缘修筑围墙以及底壁，围墙与底壁围合形成矩形状的港池100。

(2)在修筑底壁的过程中，沿底壁的长度或宽度方向，在底壁上预留有条状的预留区，在预留区内向下挖设出多个预留孔110，预留孔110的下方挖设有泵井，预留孔110与泵井连通，泵井171与储水池170相连通，并且在泵井171内设置有生潮设备，生潮设备的上端置于预留孔110内，生潮结构的下端与储水池170相连通，生潮设备启动后，将储水池170的水经由预留孔110输送至港池100内。

(3)在港池100内布置多个造波机150，港池100的围墙包括四个首尾相连的边墙107，并且在两个或者三个边墙107的内侧布置造波机150，多个造波机150沿着围墙的延伸方向布置在围墙的内侧，造波机150布置在预留区的外侧。

上述提供的制造港池波流的施工结构，通过在港池100的底壁上布置预留孔110，并在预留孔110内布置有生潮设备，在预留孔110下方连通有储水池170，这样，在进行生潮的模拟过程中，水流从多个预留孔110内由下至上流出，可以均匀平稳地出流，达到更加真实的模拟效果，更贴切生潮的过程，另外，在多个边墙107的内侧布置多个造波机150，在模拟造波过程中，可以从港池100的单侧或同时从港池100的多侧进行造波，即可单独使用，又可联动运行；从而满足对物理模型进行多侧波浪试验的需求。

在与造波机150对立布置的边墙107的内侧布置有斜坡式消能箱131，斜坡式消能箱131布置在预留区的外侧，在其它布置有造波机150的边墙107的内侧布置有直立式消能箱130，斜坡式消能箱131布置在预留区的外侧，直立式消能箱130布置在造波机150的外侧。

斜坡式消能箱131由多根倾斜杆、垂直杆以及水平杆组合拼接而成，具体的，如图8所示，斜坡式消能箱131包括倾斜面、垂直面以及水平面，所述倾斜面由水平杆和倾斜杆围合而成，所述水平面有水平杆和垂直杆围合而成，所述垂直面由垂直杆和水平杆围合而成，具体的，斜坡式消能箱131的高度为888mm，斜坡式消能箱131的宽度为1559mm,斜坡式消能箱131的长度为1960mm。

直立式消能箱130如图7所示，直立式消能箱130的长宽高分别为1960mm、460mm、940mm。

预留孔110的尺寸设置为300mm，预留孔110的侧壁上由上至下分别朝内水平凸出布置有第一跺头114以及第二跺头113；生潮设备包括栅格板112、栅格板112的厚度为30mm，耦合管180以及潜水泵270，潜水泵270置于泵井171中，耦合管180与潜水泵270的出水口连通，在第一跺头114上封盖有格栅板112，耦合管180固定布置在第二跺头113上。

耦合管180包括上法兰183、中管181以及下法兰188，将上法兰183焊接在中管181的上端，将下法兰188焊接在中管181的下端，稳流装置包括上环186、压水板185、多根支撑杆184以及预埋法兰182，多根支撑杆184由上至下依序穿过并与上环186、压水板185以及预埋法兰182，压水板185与支撑杆184活动布置，可沿支撑杆184长度方向往复移动，预埋法兰182套设在中管181上并与第一跺头114呈固定布置，预埋法兰182的上表面与上法兰183的下表面贴合布置，耦合管180的下法兰188与潜水泵270固定布置，且中管181与潜水泵270的出水口连通。

压水板185的上方设置有弹性件305，弹性件305的一端与上环186固定布置，弹性件305的另一端固定在压水板185上，并且弹性件305在不受压力的状况下的长度大于支撑杆184的长度。

弹性件305为弹簧柱，弹簧柱的上端与上环186固定布置，弹簧柱的下端与压水板185的上端面固定布置，弹簧柱活动套设在支撑杆184上；这样，在潜水泵270从储水池170内将水抽入到港池100的过程中，受到水的推力，压水板185沿着支撑杆184朝上移动，此时压水板185推动弹簧柱，并压缩弹簧柱，弹簧柱在支撑杆184上滑动，此时水可以自由流入到港池100中，当潜水泵270停止运行时，此时压水板185在重力作用以及弹簧柱恢复形变过程中的推力作用下，压合在上法兰183的上表面上，这样，能有效放置港池100中的水回流到储水池170内。

另一方面，在潜水泵270抽水过程中，水先经过耦合管180进入，并冲在压水板185上，能减缓水流的速度，并且水前进的方向绕过压水板185的边缘徐徐上升，均匀平稳出流，并提高潜水泵270工作效率和运行效果；平滑的进入模型区域，达到生潮的目的，可有限避免旋涡及水花的出现。

耦合管180的长度为900mm，上法兰183为钢板，其内径200mm，外径360mm，厚度为20mm，上法兰183开4个M10的安装孔，间隔90度圆形分布，安装孔孔心距法兰中心160mm，下法兰188内径200mm，外径280mm，厚度为10mm，下法兰188开6个直径为12.00mm的安装孔，间隔60度圆形分布，安装孔孔心距法兰中心127mm。

沿环绕上法兰183圆周方向，上法兰183的上表面朝下凹陷并形成有用于安装密封条的第一安装槽以及第二安装槽，第一安装槽以及第二安装槽呈同心布置，第二安装槽的尺寸大于第一安装槽。

第一安装槽的内径为221.34mm，外径为232.66mm，槽深为2.00mm，第二安装槽的内径为251.34mm，外径为262.66mm，槽深为2.00mm，第一安装槽以及第二安装槽的槽为圆弧形，直径为6.00mm，安装槽内安装有密封条，从而保持良好的气密性。

在相邻的两个泵井171之间修筑有隔墙240，隔墙240将相邻的潜水泵270隔绝成独立状态，这样，有效的避免了潜水泵270之间的相互干扰，又实现分散供水，以达到均流的目的。

在港池100的外周，环绕港池100的圆周方向，挖设孔槽，并预埋地面金属线槽121，并且配有配电箱120，配电箱120与金属线槽121电性连接，并为造波机150以及生潮设备供电。

另外，当波流被制造出来后，在进行波流模拟完成后，一般将造波机150关闭后，需要等很久波浪才能慢慢恢复平静，这样的话，就会浪费很大一部分模拟时间；为了解决上述问题，将前面提到的两个泵井171之间修筑的隔墙240更换为隔板241，隔板241是与底壁活动布置的，在底壁上挖设有与储水池170连通的长条孔，长条孔的两端部设有齿轮以及带动齿轮转动的电机，隔板241的侧壁上布置有与齿轮相啮合的外齿轮，这样，在第一阶段过程中，当潜水泵270工作时，启动电机，将隔板241下沉，下沉至隔板241的最上端与底壁平齐，此时每个潜水泵270直间都有隔板241隔开，从而避免潜水泵270之间的相互干扰；在第二阶段过程中，当模拟波流完成后，启动电机，此时隔板241上升，并且隔板241的最上端的高度大于港池100中水面的高度，此时港池100内的波浪受到多个隔板241的阻挡，水面可以快速恢复平静，再将隔板241下沉，便可以继续进行模拟实验，具体的，如图11以及图12所示。

另外，在隔板241的周围设置有密封层以及防水膜等密封设施，以使得在隔板241上下移动过程中，不会有水从港池100中回流入储水池170中。

向下挖设港池100的深度为1.2米，向下挖设储水池170的深度为3.85米，并且沿储水池170的中间向四周方向，储水池170的深度逐渐增加，这样的话，也就是，在储水池170的边缘处的深度是大于储水池170中部的深度的，这样的话，储水池170中的水都会向边缘聚集，而潜水泵270以及造波机150都是布置在港池100的边缘上的，这样，更加便于潜水泵270从储水池170内抽水。

在边墙107的内侧修筑用于支撑造波机150的支撑平台300，支撑平台300包括垂直立柱123、倾斜立柱125以及支撑板124，垂直立柱123以及倾斜立柱125分别抵接在支撑板124的下表面的前端与后端，倾斜立柱125的的下端朝向港池100的中间方向倾斜，造波机150固定布置在支撑板124上并延伸至预留孔110的上方，每4台造波机150的中间位置的浇筑有钢筋混凝土平台垂直立柱123以及倾斜立柱125，其砼浇筑时采用

管做模具。

并且，在边墙107的外侧预埋有地面金属线槽121，并且地面金属线槽121与配电箱120电性连接，在边墙107内预设有PVC管并一直延伸到泵井171内，地面金属线槽121从PVC管内穿过并连接到潜水泵270，并用于为潜水泵270提供电源。

同样的，支撑板124内也预设有地面金属线槽121，地面金属线槽121与造波机150电性连接，并为造波机150提供电源。

造波机150支撑平台300与水池池壁及池底统一浇筑成整体。

挖设地下水库，地下水库包括两个独立布置的第一水库220以及第二水库230，第一水库220的池底深度为3.75m，第一水库220的池顶深度为0.45m，在港池100的边角部挖设有进人孔140，第一水库220具有与储水池170连通的进水管221，第一水库220内设有第一水泵，水泵可以将第一水库220中的水供入到储水池170内，储水池170与进人孔140导通，第二水库230的池底深度为5.6m，第二水库230的池顶深度为0.15m，第二水库230具有与港池100连通的排水管231，进水管221与排水管231分别接入至进人孔140内，第一水库220与第二水库230之间通过连通管232连通，第二水库230内设置有第二水泵233。

并且在第一水库220以及第二水库230的侧壁上，水平设置有溢液管222，当第一水库或第二水库230的出水量超出警戒水位时，水可从溢液管222内流出。

进人孔140上封盖有上盖盖板141。

另外，在挖设港池100过程中，可以在上述施工区域同时分隔为多个独立布置的港池区101，具体的，包括六个港池区101，各个港池区101之间独立布置，如图2所示，这样的话，在造波过程中，每个港池区101可以作为一个独立的演示区域，并且各个港池区101之间不会相互影响干涉，可以同时进行。

沿环绕底壁的边部，向下挖设有排水沟190，排水沟190的底部与进人孔140导通，进人孔140内具有隔水阀210，具体的，进水管221的进水口以及排水管231的出水口内君不知有隔水阀210，当需要向储水池170内供水时，将排水管231上的隔水阀210打开，在第一水泵的驱动下，此时水从第一水库220经进水管221流入到储水池170内，实现对储水池170的供水；当需要将港池100内的水排出时，港池100内的水经过排水沟190流入到进人孔140，此时将排水管231上的隔水阀210开启，将进水管221上的隔水阀210关闭，水经排水管231流入到第二水库230内，并且在第二水库230内设置有第二水泵，第一水库220与第二水库230之间通过连通管232连通，第二水泵可以将水驱入第一水库220内，从而实现水在港池100、储水池170、第一水库220以及第二水库230之间循环使用。

上述使用到的隔水阀210为电动蝶阀210。

港池100的进水口、出水口以及港池区101(试验要求)可以采用旱闸400的方式：具体为，在旱闸400的两边的设置有安装槽，旱闸400的两端嵌入在安装槽内，将旱闸400由上至下插设在安装槽内，其中旱闸400为活动式挡潮闸，拆卸方便，单人即可安装拆卸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.制造港池波流的施工结构，其特征在于，包括向下挖设的港池，所述港池呈矩形状，所述港池的边缘修筑有围墙以及底壁，所述围墙包括四个首尾相连的边墙，四个所述边墙与所述底壁围合形成所述港池；所述港池内布置多个造波机，沿所述边墙的长度方向，多个所述造波机布置在两个或者三个所述边墙的内侧；沿所述底壁的长度或宽度方向，所述底壁上挖设有多个预留孔，所述预留孔的下方挖设有泵井，所述预留孔与所述泵井连通，所述泵井与储水池相连通，所述泵井内设置有生潮设备，所述生潮设备的上端置于所述预留孔内，所述生潮结构的下端与所述储水池相连通，当所述生潮设备启动后，所述生潮设备将所述储水池内的水经由所述预留孔输送所述至港池内。

2.如权利要求1所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，在所述造波机对立布置的边墙的内侧布置有斜坡式消能箱，所述斜坡式消能箱布置在预留区的外侧，在其它布置有造波机的边墙的内侧布置有直立式消能箱，所述斜坡式消能箱布置在所述预留区的外侧，所述直立式消能箱布置在所述造波机的外侧。

3.如权利要求2所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，所述预留孔的侧壁上由上至下分别朝内水平凸出布置有第一跺头以及第二跺头；所述生潮设备包括栅格板、耦合管以及潜水泵，潜水泵置于所述泵井中，所述耦合管与所述潜水泵的出水口连通，在所述第一跺头上封盖有格栅板，所述耦合管固定布置在所述第二跺头上。

4.如权利要求3所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，所述耦合管包括上法兰、中管以及下法兰，将所述上法兰焊接在所述中管的上端，将所述下法兰焊接在所述中管的下端，所述稳流装置包括上环、压水板、多根支撑杆以及预埋法兰，多根所述支撑杆由上至下依序穿过并与所述上环、压水板以及预埋法兰，所述压水板与所述支撑杆活动布置，可沿所述支撑杆长度方向往复移动，所述预埋法兰套设在所述中管上并与所述第一跺头呈固定布置，所述预埋法兰的上表面与所述上法兰的下表面贴合布置，所述耦合管的下法兰与所述潜水泵固定布置，且所述中管与所述潜水泵的出水口连通。

5.如权利要求4所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，沿环绕所述上法兰圆周方向，所述上法兰的上表面朝下凹陷并形成有用于安装密封条的第一安装槽以及第二安装槽，所述第一安装槽以及第二安装槽呈同心布置，所述第二安装槽的尺寸大于所述第一安装槽。

6.如权利要求5所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，相邻的两个所述泵井之间修筑有隔墙，所述隔墙将相邻的所述潜水泵隔绝成独立状态。

7.如权利要求6所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，沿所述储水池的中间向四周方向，所述储水池的深度逐渐增加。

8.如权利要求1至7任一项所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，所述边墙的内侧修筑用于支撑所述造波机的支撑平台，所述支撑平台包括垂直立柱、倾斜立柱以及支撑板，所述垂直立柱以及倾斜立柱分别抵接在所述支撑板的下表面的前端与后端，所述倾斜立柱的的下端朝向所述港池的中间方向倾斜，所述造波机固定布置在所述支撑板上并延伸至所述预留孔的上方。

9.如权利要求1至7任一项所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，挖设地下水库，所述地下水库包括两个独立布置的第一水库以及第二水库，在港池的边角部挖设有进人孔，所述第一水库具有与所述储水池连通的进水管，所述储水池与所述进人孔导通，所述第二水库具有与所述港池连通的排水管，所述进水管与所述排水管分别接入至所述进人孔内，所述第一水库与第二水库之间通过连通管连通。

10.如权利要求9所述的制造港池波流的施工结构，其特征在于，沿环绕所述底壁的边部，挖设排水沟，所述排水沟的底部与所述进人孔导通，所述进人孔内具有隔水阀。

Images