CN114016462B - 一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，包括多个堤身结构单元，各堤身结构单元均通过控制器单独操控，堤身结构单元包括左右两支撑桩以及设于其间的固定板和移动板，固定板设置于左右两支撑桩之间底部，且其左右两端与支撑桩固定连接，并通过支撑桩固定于海底，支撑桩沿高度方向设置有滑动轨道，移动板的左右两端与支撑桩的滑动轨道滑动连接；支撑桩顶部设置有控制器和水轮机，水轮机与控制器电性连接，控制器控制移动板相对于支撑桩升降移动，固定板上设置有测控室，测控室内设置有PIV测控装置，PIV测控装置与控制器电性连接。该拦沙防波堤不仅防浪及港池内外水体交换效果好，而且可以有效阻止泥沙进入港池内。

Description

一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤及其工作方法

技术领域

本发明属于海洋防灾减灾及海岸工程领域，具体涉及一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤及其工作方法。

背景技术

我国有漫长的海岸线和丰富的海洋资源，港口建设作为传统的海岸工程范畴，随着科学技术的发展，遇到了前所未有的挑战和机遇。传统水工结构因工程造价高昂、施工复杂、维护困难等已不能适应现代化港口发展需要。随着海岸环境保护意识的增强，人们关于海岸与港口开发的观念正在发生重大的变化。为适应水深浪大、地基软弱、引入海水交换改善水质环境且造价低廉的需求，港口工程结构形式将向透空式结构、消能式结构及多功能型结构等新型结构型式发展。

为了防御外海传来的波浪，提供平稳的船舶装卸作业环境，并保护其他港口工程结构物，常需在港口海岸附近建立防波堤等水工建筑物。目前实心式防波堤是应用最为广泛的防波堤类型，但是实心堤的不透水性带来了港池内外水体交换差、污染严重等问题，相比于传统的重力式防波堤，漂浮式防波堤具有明显的优势和特点。如申请号为201410292885.7的专利公开了一种可变形的组合式漂浮防波装置，能随着波浪的波高和能量的大小自适应的调整迎波面的形状，从而达到不错的消波效果。又如申请号为201520245062.9的专利公开了一种简易漂浮式消波装置，采用透空式、多级消能原理达到较高的可靠性。

透水式防波堤可较好地实现港池内水体与外海水体的交换，环保效果明显。但是由于其透水性，无法阻挡外海泥沙进入港池内部，导致港池内泥沙淤积，增大了航道等的维护成本。因此，亟需研发一种既可以实现港池内外水体自由交换，又能有效控制港池内泥沙淤积的新型防波堤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤及其工作方法，该拦沙防波堤不仅防浪及港池内外水体交换效果好，而且可以有效阻止泥沙进入港池内。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，包括多个堤身结构单元，各堤身结构单元均通过控制器单独操控，所述堤身结构单元包括左右两支撑桩以及设于其间的固定板和移动板，所述固定板设置于左右两支撑桩之间底部，且其左右两端与支撑桩固定连接，并通过支撑桩固定于海底，所述支撑桩沿高度方向设置有滑动轨道，所述移动板的左右两端与支撑桩的滑动轨道滑动连接；所述支撑桩顶部设置有控制器和水轮机，所述水轮机与控制器电性连接，所述控制器控制移动板相对于支撑桩升降移动，所述固定板上设置有测控室，所述测控室内设置有PIV测控装置，所述PIV测控装置与控制器电性连接。

进一步地，所述移动板的左右两端设置有滚轮，以在支撑桩的滑动轨道上滚动移动，所述移动板上连接有钢丝绳，所述控制器与钢丝绳连接，以卷绕或释放钢丝绳，进而带动移动板沿滑动轨道升降移动。

进一步地，所述支撑桩为空心圆柱不锈钢结构，所述支撑桩内外表面均涂覆有耐腐蚀层，所述支撑桩除设置控制器和水轮机的顶部外，其他部位均设置有所述滑动轨道，沿所述滑动轨道设置有钢丝绳。

进一步地，所述支撑桩底部垂直嵌入海底，所述支撑桩下部设置有固定桩，所述固定桩与支撑桩呈一定角度固定于海底。

进一步地，所述固定板为浇筑有混凝土的不锈钢混凝土结构，所述固定板底部设置有与海底紧密连接的挡泥板，所述移动板采用小密度材料并在其顶部设置有可漂浮物。

进一步地，所述固定板和移动板上均间隔设置有若干相同的正方形结构，所述正方形结构的边长为20-30cm，相邻正方形结构之间的距离大于正方形结构的边长，所述正方形结构上均匀开设有若干圆形小孔。

进一步地，所述水轮机包括叶轮、底盘、控制柜、发电机、主轴、齿轮箱、轮毂及偏航电机，所述水轮机的叶轮朝向港池外。

进一步地，各装置之间的连接电线均进行严密防水处理。

本发明还提供了一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤的工作方法，在正常工况下，移动板通过高强度泡沫悬浮在支撑桩顶部与固定板相分离，港池内外通过固定板和移动板上的正方形结构进行水体交换，且圆形小孔只能通过海水及直径较小的泥沙颗粒；当PIV测控装置监测到港池外海水中泥沙含量升高至设定阈值时，测控室将信号反馈到控制器，控制器根据港池内外水量及泥沙含量控制移动板沿滑动轨道移动到合适位置与固定板共同阻挡泥沙，改变堤身结构单元透水率以有效避免港池外泥沙进入港池内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，其兼具挡浪、透水、拦沙等功能，并且安装简单、维护方便，还可以合理利用水能，满足港池内外水体交换的需求，减少港池内水体污染。整个堤身结构单元所有用电设备都依靠水轮机来供电，整体装置便于组装和拆卸，该防波堤的移动板及固定板的结构设计较好的解决了透水型防波堤无法阻止泥沙对港池影响的问题，对于港池防护及环保具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例中正常海况时堤身结构单元的前视图；

图2为本发明实施例中港池外泥沙较多时堤身结构单元的示意图；

图3为本发明实施例中港池由内往外排水时堤身结构单元的示意图；

图4为本发明实施例中正常海况时堤身结构单元的侧视图；

图5为本发明实施例中移动板升降结构原理示意图；

图6为本发明实施例中水轮机内部结构示意图。

其中：001-圆形小孔；002-正方形结构；003-水轮机；004-控制器；005-高强度泡沫；006-移动板；007-支撑桩；008-滑动轨道；009-固定板；010-挡泥板；011-固定桩；012-测控室；013-水轮机底盘；014-控制柜；015-发电机；016-主轴；017-齿轮箱；018-水轮机壳体；019-水轮叶片；020-轮毂；021-偏航电机；022-PIV测控装置；023-滚轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1-6所示，本实施例提供了一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，包括多个堤身结构单元，各堤身结构单元均可通过控制器004单独操控，所述堤身结构单元包括左右两支撑桩007以及设于其间的固定板009和移动板006，所述固定板009与所述移动板006同宽，所述固定板009设置于左右两支撑桩007之间底部，且其左右两端与支撑桩007固定连接，并通过支撑桩007固定于海底，所述支撑桩007沿高度方向设置有滑动轨道008，所述移动板006的左右两端与支撑桩007的滑动轨道008滑动连接，以相对于支撑桩007升降移动；所述支撑桩007顶部设置有控制器004和水轮机003，所述水轮机003与控制器004电性连接，所述控制器004控制移动板006相对于支撑桩007升降移动，所述固定板009旁侧设置有测控室012，所述测控室012内设置有PIV测控装置022，所述PIV测控装置022与控制器004电性连接。

在本实施例中，所述移动板006的左右两端设置有滚轮023，以在支撑桩007的滑动轨道008上滚动移动，所述移动板006上连接有钢丝绳，所述钢丝绳由控制器004控制，通过卷绕或释放钢丝绳的方式带动移动板006沿滑动轨道008升降移动。

在本实施例中，所述支撑桩007为空心圆柱不锈钢结构，所述支撑桩007内外表面均涂覆有耐腐蚀层，所述支撑桩007除设置控制器004和水轮机003的顶部外，其他部位均设置有所述滑动轨道008，沿所述滑动轨道008设置有钢丝绳。

在本实施例中，所述支撑桩007底部垂直嵌入海底，所述支撑桩007下部设置有固定桩011，所述固定桩011与支撑桩007呈一定角度固定于海底。

在本实施例中，所述固定板009为浇筑有混凝土的不锈钢混凝土结构，所述固定板底部设置有与海底紧密连接的挡泥板010，所述移动板006采用小密度材料并在其顶部设置有高强度泡沫005或其他可漂浮物。

在本实施例中，所述固定板009和移动板006上均间隔设置有若干相同的正方形结构002，所述正方形结构002的边长为20-30cm，相邻正方形结构之间的距离略大于正方形结构的边长，所述正方形结构002上均匀开设有若干半径为25mm左右的圆形小孔001。

在本实施例中，所述水轮机003壳体为正方形，并在正方形内部开设有一个用于安装线圈和水轮叶片019的透空筒体；所述水轮机003包括4个水轮叶片019，所述水轮叶片019设置成弧形并与中间的线圈相连接，水轮叶片019的顶端面为圆弧面，且圆弧面与透空筒体贴近。所述水轮机003结构的水轮叶片019朝向港池外，所述水轮机003结构包括水轮机底盘013、控制柜014、发电机015、主轴016、齿轮箱017、轮毂020及偏航电机021。

在本实施例中，各装置之间的连接电线均进行严密防水处理。

本发明提供的可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤可以合理利用水能，满足港池内外水体交换的需求，减少港池内水体污染。如图1所示，在正常海况下，移动板006通过高强度泡沫005悬浮在所述支撑桩007顶部与所述固定板009相分离，港池可以通过正方形结构002进行水体交换，且圆形小孔001只能通过海水及直径较小的泥沙颗粒，且波浪透过圆形小孔001时波能被大大削弱；如图2所示，当PIV测控装置022监测到港池外海水中泥沙含量升高至某一阈值时，测控室012将信号反馈到控制器004，控制器004将根据港池内外水量及泥沙含量操控移动板006沿滑动轨道008移动到合适位置与固定板009共同阻挡泥沙，改变堤身结构单元透水率从而有效避免港池外泥沙进入港池内；如图3所示，当落潮且港池内泥沙含量较高时，测控室012将信号反馈到控制器004，控制器004将操控移动板006沿滑动轨道008移动到合适位置，使移动板006与固定板009上的正方形结构002重合，此时泥沙颗粒可以随着海水共同渗透到港池外，净化港池水体。整个堤身结构单元所有用电设备都依靠水轮机003来供电，整体装置便于组装和拆卸，该防波堤移动板006及固定板009合理搭配的设计形式为解决透水型防波堤无法阻止泥沙对港池的影响提供了新思路，对于港池防护及环保具有重要意义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，其特征在于，包括多个堤身结构单元，各堤身结构单元均通过控制器单独操控，所述堤身结构单元包括左右两支撑桩以及设于其间的固定板和移动板，所述固定板设置于左右两支撑桩之间底部，且其左右两端与支撑桩固定连接，并通过支撑桩固定于海底，所述支撑桩沿高度方向设置有滑动轨道，所述移动板的左右两端与支撑桩的滑动轨道滑动连接；所述支撑桩顶部设置有控制器和水轮机，所述水轮机与控制器电性连接，所述控制器控制移动板相对于支撑桩升降移动，所述固定板上设置有测控室，所述测控室内设置有PIV测控装置，所述PIV测控装置与控制器电性连接；

所述移动板的左右两端设置有滚轮，以在支撑桩的滑动轨道上滚动移动，所述移动板上连接有钢丝绳，所述控制器与钢丝绳连接，以卷绕或释放钢丝绳，进而带动移动板沿滑动轨道升降移动；所述支撑桩为空心圆柱不锈钢结构，所述支撑桩内外表面均涂覆有耐腐蚀层，所述支撑桩除设置控制器和水轮机的顶部外，其他部位均设置有所述滑动轨道，沿所述滑动轨道设置有钢丝绳；

所述固定板为浇筑有混凝土的不锈钢混凝土结构，所述固定板底部设置有与海底紧密连接的挡泥板，所述移动板采用小密度材料并在其顶部设置有可漂浮物；

所述固定板和移动板上均间隔设置有若干相同的正方形结构，所述正方形结构的边长为20-30cm，相邻正方形结构之间的距离大于正方形结构的边长，所述正方形结构上均匀开设有若干圆形小孔；

所述可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤的工作方法，在正常海况下，移动板通过高强度泡沫悬浮在支撑桩顶部与固定板相分离，港池内外通过固定板和移动板上的正方形结构进行水体交换，且圆形小孔只能通过海水及直径较小的泥沙颗粒；当PIV测控装置监测到港池外海水中泥沙含量升高至设定阈值时，测控室将信号反馈到控制器，控制器根据港池内外水量及泥沙含量控制移动板沿滑动轨道移动到合适位置与固定板共同阻挡泥沙，改变堤身结构单元透水率以有效避免港池外泥沙进入港池内。

2.根据权利要求1所述的一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，其特征在于，所述支撑桩底部垂直嵌入海底，所述支撑桩下部设置有固定桩，所述固定桩与支撑桩呈一定角度固定于海底。

3.根据权利要求1所述的一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，其特征在于，所述水轮机包括叶轮、底盘、控制柜、发电机、主轴、齿轮箱、轮毂及偏航电机，所述水轮机的叶轮朝向港池外。

4.根据权利要求1所述的一种可自行改变堤身透水率的拦沙防波堤，其特征在于，各装置之间的连接电线均进行严密防水处理。