CN111691362A - 一种新型生态组合式海堤结构及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型生态组合式海堤结构，包括阻浪结构和消浪结构，消浪结构悬浮于目标海域的近岸侧，阻浪结构固定在目标海域的远岸侧，阻浪结构包括多个波峰空箱柱体。波峰空箱柱体固定在目标海域的远岸侧底部。阻浪结构顺着岸线间隔布置。多个波峰空箱柱体呈矩形阵列分布。制作方法，包括以下步骤：获取目标海域的波浪数据；基于波浪数据预制阻浪结构中波峰空箱柱体的尺寸；将阻浪结构中的多个波峰空箱柱体呈阵列排布；将消浪结构固定。本发明的新型生态组合式海堤结构不仅能有效提高工程建筑物的消浪能力，有效防波护滩，又能减少对生态环境的破坏，还兼具渔业价值，能缓解当下沿海地区所面临的发展压力；制作方法工程量小，成本较低，具备较高的实用价值与生态效益。

Description

一种新型生态组合式海堤结构及制作方法
技术领域
本发明涉及一种新型生态组合式海堤结构及制作方法，属于港口、海洋工程技术领域。
背景技术
我国的沿海地区人口密集、经济发达，对水产品的消费需求也逐年增高。然而近年来由于沿岸的污染加重和过度捕捞，导致了近海渔业资源枯竭。因此急需提高近海渔业的生产能力，以满足日益膨胀的消费需求。
同时我国沿海地区又面临严重的海岸侵蚀，大量的土石流失，严重威胁到我国沿海地区的工程设施，直接对人民的生产生活带来巨大的影响。而传统防波堤，工程量大成本高，且将原本一体的海域分割成两个不同的水体，不仅影响沿海的景观，更是对当地的生态环境造成不可忽略的影响。因此建设一种既能防波护滩，又能保证生态不受破坏，还能提高近海渔业生产能力的工程设施显得迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的防波堤影响生态环境和沿海景观的不足，提供一种新型生态组合式海堤结构及制作方法，技术方案如下：
一种新型生态组合式海堤结构，包括阻浪结构和消浪结构，消浪结构悬浮于目标海域的近岸侧，阻浪结构固定在目标海域的远岸侧底部，阻浪结构包括多个波峰空箱柱体。
进一步地，阻浪结构顺着岸线间隔布置。
优选地，多个波峰空箱柱体呈矩形阵列分布。
进一步地，消浪结构包括浮板、消浪柱、网状外壳、锚固装置和缆绳；浮板底部固定设置消浪柱；网状外壳罩设于浮板和消浪柱的外部；缆绳一端连接浮板，另一端通过锚固装置固定在目标海域的近岸侧。
优选地，浮板为封闭式空箱结构，浮板的上表面和下表面均采用透光材质。
优选地，消浪柱为空心消浪柱。
进一步地，消浪结构顺着岸线连续布置。
一种新型生态组合式海堤结构的制作方法，包括以下步骤：
获取目标海域的波浪数据；
基于波浪数据预制阻浪结构中波峰空箱柱体的尺寸；
将阻浪结构中的多个波峰空箱柱体呈阵列排布；
将消浪结构固定。
进一步地，波浪数据包括波长L、波高H、周期T及水深h，沿来波方向相邻两个波峰空箱柱体间的间距d1与波峰空箱柱体的宽度b相等；
沿岸线方向相邻两个波峰空箱柱体间的间距d2不大于波峰空箱柱体的长度a的0.5倍；
波峰空箱柱体的振幅D与水深h的比值在0.1以上。
进一步地，消浪结构的消浪柱的长度L1为波高H的2倍。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明的新型生态组合式海堤结构不仅能有效提高工程建筑物的消浪能力，有效防波护滩，又能减少对生态环境的破坏，还兼具渔业价值，能缓解当下沿海地区所面临的发展压力。本发明的制作方法工程量小，成本较低，具备较高的实用价值与生态效益。
附图说明
图1为本发明的一种新型生态组合式海堤结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的底鱼礁式布拉格潜堤侧视图；
图4为本发明的底鱼礁式布拉格潜堤结构立体示意图；
图中：1—阻浪结构、2—波峰空箱柱体、3—消浪结构、4—浮板、5—网状外壳、6—消浪柱、7—浮游植物、8—缆绳、9—锚固装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1~4所示，一种新型生态组合式海堤结构，包括阻浪结构1和消浪结构3，消浪结构3悬浮于目标海域的近岸侧，阻浪结构1固定在目标海域的远岸侧底部，阻浪结构1包括多个波峰空箱柱体2。具体的，消浪结构3设置在阻浪结构1的近岸侧。
本实施例中的阻浪结构1采用的是底鱼礁式布拉格潜堤阻浪结构1，是基于布拉格共振原理设计而成，可通过布拉格共振将外海来波大量向海反射，对波浪具有较好的向海反射特性，即入射波与潜堤发生共振反射，大量入射波能量向海反射，能大大削减堤后波高，具有防波护滩效应。同时在波峰空箱柱体2上方形成上升流，加快各层水体的物质交换，为浮游生物生长提供营养物质。
本实施例中具体地，波峰空箱柱体2固定在目标海域的远岸侧底部。波峰空箱柱体2的外壁光滑，具体为波峰空箱柱体2离岸侧外壁光滑，易形成上升流；侧面敞开，采用空箱结构，底层鱼类可以自由进出。波峰空箱柱体2不仅为底层鱼类提供隐蔽场所，还为底层植物提供依附场所，具有人工底鱼礁的功能。
本实施例中具体地，阻浪结构顺着岸线间隔布置。优选方式为，多个波峰空箱柱体2呈矩形阵列分布。
本实施例中的消浪结构3为浮鱼礁式防波堤消浪结构，可对波浪的波高进一步消减，又能为表层鱼类提供食物与隐蔽场所，能改善水质、净化水体；大大提高幼鱼存活率，扩大鱼群数量，增加鱼类种群数量和生物多样性，具有较高的生态效益，能有效防波护滩。如图2所示，潜堤与浮式防波堤（潜堤即本实施例中的“阻浪结构1”，浮式防波堤即本实施例中的“消浪结构3”）错开的分布形式，可形成良好海水流动通道，不影响鱼类游动。
本实施例中具体地，消浪结构3包括浮板4、消浪柱6、网状外壳5、锚固装置9和缆绳8；浮板4底部固定设置消浪柱6；网状外壳5罩设于浮板4和消浪柱6的外部；缆绳8一端连接浮板4，另一端通过锚固装置9固定在目标海域的近岸侧。消浪结构3通过缆绳8连接锚固装置9，让整个消浪结构3能固定在目标海域。
消浪柱6可对波浪进行消浪。消浪柱6之间的间隙内有浮游植物7进行填充辅助消浪。
本实施例中作为优选方式，浮板4为封闭式空箱结构，浮板4的上表面和下表面均采用透光材质。浮鱼礁的浮板4透光材质，保证浮鱼礁内浮游植物7能进行光合作用，为草食性鱼类提供食物的同时还能净化水体，改善水质。浮板4包括分别位于上表面和下表面的两个透明板，以及固定两个透明板的围板。围板为金属材质，用于连接两个透明板的四周。浮板4厚度由消浪结构3的重力决定，保证浮式防波堤能浮在水面。
消浪结构3由封闭空箱浮板4与消浪柱6构成基本框架，网状外壳5将消浪柱6与浮游植物7包围在锁在防波堤内。既能让鱼类自由通行，又能确保不会让浮游植物7外溢，影响消浪效果。封闭空箱浮板4能保证防波堤浮在水面，水下网状外壳5内有浮游植物7和消浪柱6。整个结构浮力由封闭空箱浮板4和空心消浪柱6提供。
阻浪结构1由至少两个波峰空箱柱体2单元组成，柱体周期性排列的起伏延展方向与目标海域的入射波浪方向一致，相邻排列的波峰空箱柱体2的间距d1与波峰空箱柱体2的侧面宽度b相等,且两者的长度Lb和为入射波波长L一半的整数倍。
本实施例中作为优选方式，消浪柱6为空心消浪柱。消浪柱6为圆柱形空心柱体，各柱体交错分布排列，柱体长度L1为目标海域近些年的入射波波高的2倍。
本实施例中具体地，消浪结构3顺着岸线连续布置。这种布置方式能够保证消浪效果更好。
实施例2
一种新型生态组合式海堤结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤一、采集目标海域波浪的波长L、波高H、周期T及水深h等数据；
步骤二、基于步骤一的数据确定波峰空箱柱体2的尺寸，波峰空箱柱体2的侧面宽度b等于间隔距离d1，且二者的和L b 为目标海域波浪的入射波长L一半的正整数倍，波峰空箱柱体2的振幅D与水深h的比值为0.15，此时布拉格共振效果比较好；
如图2所示，步骤三、在目标海域铺设底鱼礁式布拉格潜堤阻浪结构1：在目标海域中，将步骤二中预制的3排波峰空箱柱体2按照周期性排列，相邻排列的波峰空箱柱体2的间距d1与波峰空箱柱体2的侧面宽度b相等，其周期性排列的起伏延展方向与目标海域的入射波浪方向一致，波峰空箱柱体2外侧光滑，侧面敞开，顺着岸线间断布置，间隔距离d2为0.2个波峰空箱柱体2纵向长度a；此时消浪效果较好；
步骤四、制作浮鱼礁式防波堤消浪网箱：用细钢丝交织成网，并焊接成无盖的网箱。根据步骤一里确定的波高H，确定消浪柱6长度L1为两倍的H。将制作好的若干消浪柱6，朝着来波方向交错分布，并固定其在网箱内的位置。在消浪柱6间隙布置若干浮游植物7，并用预制好的空箱密封浮板4焊接与网箱顶部；
步骤五、布置浮鱼礁式防波堤消浪结构3：将步骤四中制作好的浮鱼礁式防波堤消浪网箱通过缆绳8和锚固装置9，固定在目标海域的底鱼礁式布拉格潜堤的近岸侧。各消浪网箱两端与相邻的消浪网箱相连，平行于海岸排开，延伸长度等于阻浪结构1的延伸长度。
实施例3
一种新型生态组合式海堤结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤一、采集目标海域波浪的波长L、波高H、周期T及水深h等数据；
步骤二、基于步骤一的数据确定波峰空箱柱体2的尺寸，波峰空箱柱体2的侧面宽度b等于间隔距离d1，且二者的和L b 为目标海域波浪的入射波长L一半的正整数倍，波峰空箱柱体2的振幅D与水深h的比值为0.20，此时布拉格共振效果比较好；
步骤三、在目标海域铺设底鱼礁式布拉格潜堤阻浪结构1：在目标海域中，将步骤二中预制的5排波峰空箱柱体2按照周期性排列，相邻排列的波峰空箱柱体2的间距d1与波峰空箱柱体2的侧面宽度b相等，其周期性排列的起伏延展方向与目标海域的入射波浪方向一致，波峰空箱柱体2外侧光滑，侧面敞开，顺着岸线间断布置，间隔距离d2为0.25个波峰空箱柱体2纵向长度a，此时消浪效果较好；
步骤四、制作浮鱼礁式防波堤消浪网箱：用细钢丝交织成网，并焊接成无盖的网箱。根据步骤一里确定的波高H，确定消浪柱6长度L1为两倍的H。将制作好的若干消浪柱6，朝着来波方向交错分布，并固定其在网箱内的位置。在消浪柱6间隙布置若干浮游植物7，并用预制好的空箱密封浮板4焊接与网箱顶部；
步骤五、布置浮鱼礁式防波堤消浪结构3：将步骤四中制作好的浮鱼礁式防波堤消浪网箱通过缆绳8和锚固装置9，固定在目标海域的底鱼礁式布拉格潜堤的近岸侧。各消浪网箱两端与相邻的消浪网箱相连，平行于海岸排开，延伸长度等于布拉格潜堤的延伸长度。
至少两排波峰柱体能引起明显的布拉格共振，消浪效果更明显。
本发明中所提及的“岸线”指的是海岸线。
本发明将潜堤和浮式防波堤组合使用能有效的削弱波浪，减少岸滩侵蚀。本发明中潜堤基于布拉格共振理论设置，波浪布拉格共振是指当入射波浪通过周期性连续起伏地形，且满足起伏地形波长为入射波半波长整数倍时，入射波能会被地形剧烈反射的现象。该潜堤可显著削弱入射波能，减小堤后波高，并达到良好的护岸保滩效果。同时潜堤为水下建筑物，浮式防波堤位于水面以下一定范围内，都没有完全隔绝水体，不会影响水体交换与生物游动，具有较好的生态意义。
本发明将潜堤与底鱼礁结合，浮式防波堤与浮鱼礁结合，外海来的波浪经过底鱼礁，形成上升流，使得水底的营养物质被带到光照充足的表层水体，为浮游生物的生长创造了有利条件。同时底鱼礁与浮鱼礁为水体底层和表层的植物提供依附表面。浮鱼礁式防波堤采用透光材料，进一步增强的浮鱼礁式防波堤内的浮游植物的光合作用，不仅为鱼类提供隐蔽场所和食物，大大提高幼鱼存活率，提高鱼类种群数量与生物多样性，又能净化水体、改善水质。具有较好的渔业价值和生态价值。
本发明的新型生态组合式海堤结构不仅能有效提高工程建筑物的消浪能力，有效防波护滩，又能减少对生态环境的破坏，还兼具渔业价值，能缓解当下沿海地区所面临的发展压力。本发明的制作方法工程量小，成本较低，具备较高的实用价值与生态效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型生态组合式海堤结构，其特征在于，包括阻浪结构（1）和消浪结构（3），所述消浪结构（3）悬浮于目标海域的近岸侧，所述阻浪结构（1）固定在目标海域的远岸侧底部，所述阻浪结构（1）包括多个波峰空箱柱体（2）。
2.根据权利要求1所述的新型生态组合式海堤结构，其特征在于，所述阻浪结构（1）顺着岸线间隔布置。
3.根据权利要求2所述的新型生态组合式海堤结构，其特征在于，多个所述波峰空箱柱体（2）呈矩形阵列分布。
4.根据权利要求1所述的新型生态组合式海堤结构，其特征在于，所述消浪结构（3）包括浮板（4）、消浪柱（6）、网状外壳（5）、锚固装置（9）和缆绳（8）；所述浮板（4）底部固定设置所述消浪柱（6）；所述网状外壳（5）罩设于所述浮板（4）和所述消浪柱（6）的外部；所述缆绳（8）一端连接所述浮板（4），另一端通过锚固装置（9）固定在目标海域的近岸侧。
5.根据权利要求4所述的新型生态组合式海堤结构，其特征在于，所述浮板（4）为封闭式空箱结构，所述浮板（4）的上表面和下表面均采用透光材质。
6.根据权利要求4所述的新型生态组合式海堤结构，其特征在于，所述消浪柱（6）为空心消浪柱（6）。
7.根据权利要求1所述的新型生态组合式海堤结构，其特征在于，所述消浪结构（3）顺着岸线连续布置。
8.一种新型生态组合式海堤结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取目标海域的波浪数据；
基于所述波浪数据预制阻浪结构（1）中波峰空箱柱体（2）的尺寸；
将所述阻浪结构（1）中的多个波峰空箱柱体（2）呈阵列排布；
将所述消浪结构（3）固定。
9.根据权利要求8所述的新型生态组合式海堤结构的制作方法，其特征在于，所述波浪数据包括波长L、波高H、周期T及水深h，
沿来波方向相邻两个所述波峰空箱柱体（2）间的间距d1与所述波峰空箱柱体（2）的宽度b相等；
沿岸线方向相邻两个所述波峰空箱柱体（2）间的间距d2不大于所述波峰空箱柱体（2）的长度a的0.5倍；
波峰空箱柱体（2）的振幅D与水深h的比值在0.1以上。
10.根据权利要求8所述的新型生态组合式海堤结构的制作方法，其特征在于，所述消浪结构（3）的消浪柱（6）的长度L1为波高H的2倍。
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