CN112629819A - 基于码头的海啸波模拟实验结构及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于码头的海啸波模拟实验结构及其工作方法，其中基于码头的海啸波模拟实验结构包括水槽以及水道，水道的内端设有进水闸门，水道的底部依序设置有湿床面、倾斜过渡面以及干床面；沿着海啸波的流动方向，干床面的后端设置有码头斜坡，码头斜坡上设有码头平台，码头斜坡上设有多个纵向布置的支撑桩，码头平台上设有多个压强传感器，水道的外端上设有高速摄像机，干床面上设有多个纵向布置且测量海啸波高度的波高计，多个波高计沿着海啸波的流动方向间隔布置；当水槽的水进入水道中后，模拟海啸波的产生，湿床面、倾斜过渡面以及干床面，模拟海啸波的作用途径；通过压强传感器、波高计以及高速摄像机实时测量海啸波对码头的破坏机制，结构简单，模拟效果佳。

Description

基于码头的海啸波模拟实验结构及其工作方法

技术领域

本发明专利涉及海啸波的技术领域，具体而言，涉及基于码头的海啸波模拟实验结构。

背景技术

码头是海边、江河边专供轮船或渡船停泊，让乘客上下、货物装卸的建筑物。通常见于水陆交通发达的商业城市，人类利用码头，作为渡轮泊岸上落乘客及货物之用，其次还可能是吸引游人，及约会集合的地标；在码头周边常见的建筑或设施有邮轮、渡轮、货柜船、仓库、海关、浮桥、鱼市场、海滨长廊、车站、餐厅、或者商场等。

海啸波在大洋传播时难以察觉，而上岸后波能聚集，具有强大的破坏力，它是由于地震、火山喷发、海底滑坡、陨石坠落等一系列不可预测的自然因素引起；近几年来，全球共发生了多起海啸灾害，包括 2004 年印度洋海啸、2010 年智利海啸以及2011年日本海啸等等。

海啸对沿海地区人民的生命财产造成了严重的威胁，其强大的破坏力能够摧毁码头，因此对于海啸波上岸变形及其对码头的破坏机制等问题已成为了学者们所关注的热点和前沿课题之一。

现有技术中，为了更好的研究海啸波对码头的破坏机制，一般都会在实验室内建立海啸波模拟实验结构，以研究其对码头的破坏机制，但是，现时的基于码头的海啸波模拟实验结构存在结构复杂以及模拟效果较差的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供基于码头的海啸波模拟实验结构，旨在解决现有技术中，基于码头的海啸波模拟实验结构存在结构复杂以及模拟效果较差的问题。

本发明是这样实现的，基于码头的海啸波模拟实验结构，包括储存水的水槽以及水道，所述水道的内端具有与水槽连通的进水口，所述进水口设置有进水闸门，所述水道的外端呈封闭布置；沿着所述水道内端至外端的方向，所述水道的底部依序设置有湿床面、倾斜过渡面以及干床面，所述湿床面及干床面呈水平布置，所述干床面的高度高于所述湿床面的高度，所述倾斜过渡面靠近外端一侧朝上倾斜布置，所述水槽的底部高于所述湿床面，且低于所述干床面；沿着所述海啸波的流动方向，所述干床面的后端设置有朝上倾斜布置的码头斜坡，所述码头斜坡上设有水平布置的码头平台，所述码头平台的外端朝向水道的内端延伸布置；所述码头斜坡上设有多个纵向布置的支撑桩，多个所述支撑桩沿着水道的宽度间隔布置，所述支撑桩的顶部连接在码头平台的外端的底部；所述码头平台上设有多个压强传感器，多个所述压强传感器分别沿着码头平台的宽度以及长度间隔布置；所述水道的外端上设有高速摄像机，所述高速摄像机对准码头平台布置；所述干床面上设有多个纵向布置且测量海啸波高度的波高计，多个所述波高计沿着所述海啸波的流动方向间隔布置。

进一步的，所述水道的侧壁设有排水口，所述排水口布置在所述湿床面的侧边，且所述排水口的底部与湿床面平齐布置，所述排水口设有排水闸门；所述排水闸门上设有泄水孔，所述水道的外部设有排水渠，所述排水渠的内端连通至所述排水口，且与所述排水闸的泄水孔连通；所述排水渠通过水泵连通至所述水槽内部，所述排水渠的底部与所述湿床面平齐布置。

进一步的，所述排水渠的中部连接有连通管，所述水道的侧壁中设有连通孔，所述连通孔位于所述干床面中部的侧边，所述连通管插设在所述连通孔中；沿着所述海啸波的流动方向，所述连通孔朝向所述码头斜坡倾斜布置。

进一步的，所述连通孔低于所述码头平台布置。

进一步的，所述水道两侧的侧壁分别设有所述连通孔，沿着所述水道的宽度方向，两个所述连通孔前后错位布置。

进一步的，所述湿床面上设有多个呈松弛状的弹性条，多个所述弹性条间隔布置；所述弹性条沿着所述湿床面的长度方向延伸布置，所述弹性条的两端分别固定在湿床面上，所述弹性条的中部呈松弛状活动布置。

进一步的，相邻的弹性条的中部之间连接有弹簧，所述弹簧的中部位置通过连接钉固定连接在湿床面上，所述弹簧的两端活动布置。

进一步的，所述倾斜过渡面设有多个导向槽，所述导向槽沿着所述倾斜过渡面的倾斜方向延伸布置，所述导向槽的两端部分别贯穿倾斜过渡面的上端及下端；沿着所述倾斜过渡面朝上倾斜方向，所述导向槽的宽度逐渐缩窄，且所述导向槽的深度逐渐缩小。

进一步的，所述波高计包括固定杆，所述固定杆的底部连接有固定座，所述固定座固定在干床面上；所述固定杆包括弧形段以及纵向段，所述弧形段在纵向方向呈弧形弯曲布置，所述弧形段的底部通过万向头与固定座纵向转动连接，所述纵向段的下端对接在弧形段的上端，所述纵向段的上端朝上纵向延伸。

进一步的，所述弧形段呈片状，所述弧形段中设有多个通孔，多个所述通孔沿着所述弧形段的高度方向间隔布置；所述纵向段与所述万向头呈上下正对齐布置。

与现有技术相比，本发明提供的基于码头的海啸波模拟实验结构，通过布置水槽以及水道，当水槽的水进入水道中后，可以模拟海啸波的产生，通过在水道布置湿床面、倾斜过渡面以及干床面，可以模拟现实中海啸波的作用途径；在干床面设置码头平台，可以模拟海啸波对码头平台的作用，通过压强传感器、波高计以及高速摄像机可以实时测量海啸波对码头的破坏机制，整体结构简单，且较佳的还原现实的海啸波及码头，模拟效果佳。

附图说明

图1是本发明提供的基于码头的海啸波模拟实验结构的俯视示意图；

图2是本发明提供的基于码头的海啸波模拟实验结构的码头的主视示意图；

图3是本发明提供的基于码头的海啸波模拟实验结构的波高计的主视示意图；

图4是图1的横断面构造示意图。

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1-3所示，为本发明提供的较佳实施例。

基于码头的海啸波模拟实验结构，包括储存水的水槽以及水道，水道的内端具有与水槽连通的进水口，进水口设置有进水闸门108，水道的外端呈封闭布置，这样，当需要进行海啸波模拟实验时，可以打开进水闸门108，水槽内的水通过进水口冲进水道中，形成海啸波。

沿着水道内端至外端的方向，水道的底部依序设置有湿床面103、倾斜过渡面102以及干床面101，湿床面103及干床面101呈水平布置，干床面101的高度高于湿床面103的高度，倾斜过渡面102靠近外端的一侧朝上倾斜布置，水槽的底部高于湿床面103，且低于干床面101。这样，当进水闸门108打开后，水槽中的水则自动冲进水道中，且通过倾斜过渡面102以及干床面101的结构布置，较佳的模拟河道或海上靠近岸边的结构。

沿着海啸波的流动方向，干床面101的后端设置有朝上倾斜布置的码头斜坡203，即码头斜坡203靠近外端的一侧较高（外端指远离进水闸门108一侧），码头斜坡203上设有水平布置的码头平台201，码头平台201的外端朝向水道的内端延伸布置；码头斜坡203上设有多个纵向布置的支撑桩202，多个支撑桩202沿着水道的宽度间隔布置，支撑桩202的顶部连接在码头平台201的外端的底部。通过码头斜坡203以及支撑桩202的设置，可以较佳支撑码头平台201，模拟现实中的码头。

码头平台201上设有多个压强传感器204，多个压强传感器204分别沿着码头平台201的宽度以及长度间隔布置，这样，多个压强传感器204可以测量海啸波对码头平台201的多个位置的压强值。

水道的外端上设有高速摄像机，高速摄像机对准码头平台201布置，通过高速摄像机，可以实时拍摄海啸波的作用过程；干床面101上设有多个纵向布置且测量海啸波高度的波高计，多个波高计沿着所述海啸波的流动方向间隔布置。

上述提供的基于码头的海啸波模拟实验结构，通过布置水槽以及水道，当水槽的水进入水道中后，可以模拟海啸波的产生，通过在水道布置湿床面103、倾斜过渡面102以及干床面101，可以模拟现实中海啸波的作用途径；在干床面101设置码头平台201，可以模拟海啸波对码头平台201的作用，通过压强传感器204、波高计以及高速摄像机可以实时测量海啸波对码头的破坏机制，整体结构简单，且较佳的还原现实的海啸波及码头，模拟效果佳。

水道的侧壁设有排水口，排水口布置在湿床面103的侧边，且排水口的底部与湿床面103平齐布置，排水口设有排水闸门107，排水闸门107上设有泄水孔，水道的外部设有排水渠301，排水渠301的内端连通至排水口，且与排水闸的泄水孔连通，这样，通过打开排水闸门107，则可以将水道中的水泄流至排水渠301中，通过排水闸门107与进水闸门108的配合，可以实现对海啸波的大小程度进行控制。

另外，通过在排水闸门107设置泄水孔，使得水道长期与排水渠301保持连通的状态，可以较佳的模拟海啸波在产生作用过程中，朝外周泄流的状态，当然，泄水孔可以较小，从而仅起到模拟侧边泄流的现象，并不会对海啸波的产生形成破坏作用。

排水渠301通过水泵连通至水槽内部，排水渠301的底部与湿床面103平齐布置，这样，排水渠301中的水可以回流至水槽中，形成循环的作用。

排水渠301的中部连接有连通管302，水道的侧壁中设有连通孔303，连通孔303位于干床面101中部的侧边，连通管302插设在连通孔303中；沿着海啸波的流动方向，连通孔303朝向码头斜坡203倾斜布置。这样，海啸波的作用的过程中，排水渠301中的水通过连通管302以及连通孔303从水道的侧边冲进去干床面101，在码头平台201的下方产生作用，较佳的模拟现实中海啸波底部的暗流运动，使得整个模拟实验结构可以更佳的还原现实海啸波对码头的作用。

本实施例中，连通孔303低于码头平台201布置。这样，通过连通孔303进来的水则可以在码头平台201的下方产生暗流运动。

水道两侧的侧壁分别设有连通孔303，沿着水道的宽度方向，两个连通孔303前后错位布置。海啸波产生以及作用过程中，周边也会朝向码头产生暗流运动，此处，通过两个布置在水道侧边的连通孔303，且连通孔303错位布置，形成在海啸波下方的错位暗流，较佳的模拟海啸波下方的运动。

湿床面103上设有多个呈松弛状的弹性条105，多个弹性条105间隔布置；弹性条105沿着湿床面103的长度方向延伸布置，弹性条105的两端分别固定在湿床面103上，弹性条105的中部呈松弛状活动布置。

由于水道中的水在流动过程中，为了更佳的模拟水道底部存在暗流以及异物的情况，以更为符合现实中海啸波的产生以及作用，当水在水道中流动，带动弹性条105的中部摆动，形成暗流以及阻挡流动的作用。

相邻的弹性条105的中部之间连接有弹簧104，弹簧104的中部位置通过连接钉固定连接在湿床面103上，这样，在弹簧104中部位置的固定限制下，避免弹簧104以及弹性条105脱离干床面101朝上漂起运动，只能贴附着干床面101移动。另外，弹簧104的两端活动布置，这样，通过弹簧104的作用，可以牵制多个弹性条105之间相互摆动作用。

倾斜过渡面102设有多个导向槽106，导向槽106沿着倾斜过渡面102的倾斜方向延伸布置，导向槽106的两端部分别贯穿倾斜过渡面102的上端及下端；沿着倾斜过渡面102朝上倾斜方向，导向槽106的宽度逐渐缩窄，且导向槽106的深度逐渐缩小。

这样，当水沿着倾斜过渡面102朝上运动时，导向槽106可以对水起到导向的作用，且随着导向槽106的宽度以及深度逐渐缩小，对水的流速进行加快，增加海啸波朝上运动涌起的幅度，更佳的促进海啸波对码头的冲击作用。

波高计包括固定杆，固定杆的底部连接有固定座401，固定座401固定在干床面101上；固定杆包括弧形段403以及纵向段402，弧形段403在纵向方向呈弧形弯曲布置，弧形段403的底部通过万向头与固定座401纵向转动连接，纵向段402的下端对接在弧形段403的上端，纵向段402的上端朝上纵向延伸。

水道中的水在流动过程中，会对波高计的固定杆进行冲击，为了避免固定杆弯曲变形，影响测量精度，弧形段403与固定座401转动设置，这样，水的冲击不会使得弧形段403弯曲变形，随着水的冲击，弧形段403水平转动来缓冲冲击，并且，通过设置为弧形弯曲状，可以缓冲冲击的作用，增强水平转动的可能性。

弧形段403呈片状，弧形段403中设有多个通孔404，多个通孔404沿着弧形段403的高度方向间隔布置；纵向段402与万向头呈上下正对齐布置。这样，通孔404可以泄流，缓冲水对弧形段403的冲击作用，纵向段402与万向头呈上下对齐布置，固定杆在转动的过程中，也不会变形弯曲。

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)

1.一种基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，包括储存水的水槽以及水道，所述水道的内端具有与水槽连通的进水口，所述进水口设置有进水闸门，所述水道的外端呈封闭布置；沿着所述水道内端至外端的方向，所述水道的底部依序设置有湿床面、倾斜过渡面以及干床面，所述湿床面及干床面呈水平布置，所述干床面的高度高于所述湿床面的高度，所述倾斜过渡面靠近外端一侧朝上倾斜布置；沿着所述海啸波的流动方向，所述干床面的后端设置有朝上倾斜布置的码头斜坡，所述码头斜坡上设有水平布置的码头平台，所述码头平台的外端朝向水道的内端延伸布置；所述码头斜坡上设有多个纵向布置的支撑桩，多个所述支撑桩沿着水道的宽度间隔布置，所述支撑桩的顶部连接在码头平台的外端的底部；所述码头平台上设有多个压强传感器，多个所述压强传感器分别沿着码头平台的宽度以及长度间隔布置；所述水道的外端上设有高速摄像机，所述高速摄像机对准码头平台布置；所述干床面上设有多个纵向布置且测量海啸波高度的波高计，多个所述波高计沿着所述海啸波的流动方向间隔布置。

2.如权利要求1所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述水道的侧壁设有排水口，所述排水口布置在所述湿床面的侧边，且所述排水口的底部与湿床面平齐布置，所述排水口设有排水闸门；所述排水闸门上设有泄水孔，所述水道的外部设有排水渠，所述排水渠的内端连通至所述排水口，且与所述排水闸的泄水孔连通；所述排水渠通过水泵连通至所述水槽内部，所述排水渠的底部与所述湿床面平齐布置。

3.如权利要求2所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述排水渠的中部连接有连通管，所述水道的侧壁中设有连通孔，所述连通孔位于所述干床面中部的侧边，所述连通管插设在所述连通孔中；沿着所述海啸波的流动方向，所述连通孔朝向所述码头斜坡倾斜布置。

4.如权利要求3所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述连通孔低于所述码头平台布置。

5.如权利要求4所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述水道两侧的侧壁分别设有所述连通孔，沿着所述水道的宽度方向，两个所述连通孔前后错位布置。

6.如权利要求1至5任一项所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述湿床面上设有多个呈松弛状的弹性条，多个所述弹性条间隔布置；所述弹性条沿着所述湿床面的长度方向延伸布置，所述弹性条的两端分别固定在湿床面上，所述弹性条的中部呈松弛状活动布置。

7.如权利要求6所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，相邻的弹性条的中部之间连接有弹簧，所述弹簧的中部位置通过连接钉固定连接在湿床面上，所述弹簧的两端活动布置。

8.如权利要求1至5任一项所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述倾斜过渡面设有多个导向槽，所述导向槽沿着所述倾斜过渡面的倾斜方向延伸布置，所述导向槽的两端部分别贯穿倾斜过渡面的上端及下端；沿着所述倾斜过渡面朝上倾斜方向，所述导向槽的宽度逐渐缩窄，且所述导向槽的深度逐渐缩小。

9.如权利要求1至5任一项所述的基于码头的海啸波模拟实验结构，其特征在于，所述波高计包括固定杆，所述固定杆的底部连接有固定座，所述固定座固定在干床面上；所述固定杆包括弧形段以及纵向段，所述弧形段在纵向方向呈弧形弯曲布置，所述弧形段的底部通过万向头与固定座纵向转动连接，所述纵向段的下端对接在弧形段的上端，所述纵向段的上端朝上纵向延伸；所述弧形段呈片状，所述弧形段中设有多个通孔，多个所述通孔沿着所述弧形段的高度方向间隔布置；所述纵向段与所述万向头呈上下正对齐布置。

10.一种如权利要求1所述基于码头的海啸波模拟实验结构的工作方法，其特征在于，当水槽的水进入水道中后，模拟海啸波的产生，依次通过在水道布置湿床面、倾斜过渡面以及干床面，模拟现实中海啸波的作用途径；在干床面设置码头平台，模拟海啸波对码头平台的作用，通过压强传感器、波高计以及高速摄像机实时测量海啸波对码头的破坏机制。

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