CN114215001A - 一种预制生态牡蛎礁及生态海堤结构 - Google Patents
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Abstract
一种预制生态牡蛎礁及生态海堤结构，本发明预制生态牡蛎礁，通过设置在弧形扣件端部内的生态腔，形成了具有保护结构的栖息地，利用流孔内外交互。因为本发明牡蛎礁的连锁结构，使得各个生态腔相对独立，提供了生物多样性的栖息环境。同时因为连锁结构的可拆解性，便于后续生物研究时，对牡蛎礁进行分解提取，或是针对栖息生物更换牡蛎礁单元的材质。在保证牡蛎礁构体生态性能的同时，提供了可靠的消波能力，使得牡蛎礁与防波堤进行相互增益的结合。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种预制生态牡蛎礁及生态海堤结构。
背景技术
我国沿海地区人口密集、经济发达，但由于以往的过度开发以及对海洋环境的破坏，近海生态环境面临着水质恶化、海岸带硬化、高密度人口等多重压力。同时，我国沿海地区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和生态环境，对人民的生产生活带来巨大影响。
传统的防波堤常采用混凝土结构，或混凝土+扭块结构，虽然消浪效果好、越浪小，但生态性较差。在滨海生态修复领域，牡蛎礁修复是主要内容之一，因其能够为其他生物提供优良的生境。然而，随着海岸带开发，牡蛎礁已是全球退化最严重的海洋栖息地之一。因此，基于牡蛎礁重建的海洋生态修复已成为该领域的研究热点及难点。
现有技术的缺陷在于：目前牡蛎礁修复着眼于进行生态修复功能，而防波堤主要通过钻孔过水或表面增设王子扭块结合植被改善生态性，生态效果欠佳，两者没有进行相互增益的结合。
发明内容
本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种预制生态牡蛎礁及生态海堤结构。本发明的技术方案：一种预制生态牡蛎礁，其特征在于：所述牡蛎礁包括扣接端部及衔接端部，该衔接端部设有与扣接端部适配的凹槽，牡蛎礁之间通过扣接端部扣入凹槽做首尾衔接，所述扣接端部设有生态腔及连通生态腔的若干个流孔。
本发明的进一步设置：所述扣接端部横截面呈半圆形。
本发明的进一步设置：所述牡蛎礁呈“5”字型，所述扣接端部远离连接端部的一侧，水平高度与凹槽槽底的水平高度适配。
本发明的进一步设置：所述凹槽朝向扣接端部的侧壁面上设有阶梯状卡槽，所述扣接端部沿凹槽延展方向贯穿设置有调节孔。
本发明的进一步设置：一种生态海堤结构，包括权利要求1-4任意一项所述的预制生态牡蛎礁。
本发明的进一步设置：所述海堤结构的迎水侧设有消浪兼观海平台平台、生态礁石区及抛石镇压区，所述生态礁石区首尾分别设置有锁首台、锁尾台及若干个首尾衔接的牡蛎礁，所述锁首台、锁尾台为混凝土浇筑平台，该锁首台设有与生态预制牡蛎礁卡合的凸台，所述锁尾台上设有与预制生态牡蛎礁卡合的钢筋构件，所述若干个首尾衔接的牡蛎礁设置于锁首台与锁尾台之间。
本发明的进一步设置：所述生态海堤还包括调节装置，该调节装置包括助动车体及调节杠杆，该调节杠杆插设于牡蛎礁的调节孔中，所述助力车体上设有液压托台，该液压托台与调节杠杆联动配合，驱动牡蛎礁的扣件端部于凹槽内的卡槽上调节位置，调整若干个首尾衔接的牡蛎礁之间的起伏角度。
本发明的进一步设置：所述生态礁石区依次设有抛石镇压层、理砌块石层及预制生态牡蛎礁层；所述消浪兼观海平台依次设有抛石镇压层、无纺土工布层、石渣垫层、砼灌砌块石层及铺装层，该消浪兼观海平台设有钢筋砼消浪槽，所述钢筋砼消浪槽内设有种植土及植物；所述生态预制牡蛎礁上设有植物。
本发明的进一步设置：所述抛石镇压层设置于旧有老堤之上加高加固。
采用上述技术方案，波浪与生态礁石区作用时，会沿着坡面向上爬升，当波浪爬高超过堤顶高程后便会发生越浪。越浪不仅会对斜坡堤内坡造成冲刷破坏，还会影响到护岸后方的使用，甚至会危及到生命安全，造成严重的经济损失。因此，研究斜坡堤越浪并对越浪量做出预报有着非常重要的工程实际意义。对于斜坡堤堤顶高程的设计标准一般可以分为不允许越浪和允许少量越浪两种，与允许少量越浪相比，不允许越浪的标准要求堤顶设计高程更高一些，由于斜坡堤断面面积较大，且沿堤身轴线方向延伸较长，所以一旦堤顶高程有所增加，所需的建筑材料便会增加很多，相应的工程造价也会剧增。而且以不允许越浪标准设计出来的斜坡堤在使用期内并不一定没有越浪发生，在遇到风暴潮或罕见的大风浪时，也可能会发生越浪，造成经济损失。因此，近年来，国内外一般采用允许少量越浪的标准来设计斜坡堤的顶标高，对于不同安全等级的斜坡堤，允许的越浪量会有所区别。所以，为了给斜波堤设计提供技术参考，同时为了使沿岸的生产活动得到顺利进行，人们的生命财产安全得到保障，进行斜坡堤的越浪研究显得尤为重要。
综上所述，为证实本发明牡蛎礁结构的越浪量，本发明的验证试验过程如下：
1.1研究背景
本发明实施于瑞安市地处浙江省东南沿海，为温州市代管县级市，位于中国黄金海岸线中段，地处上海经济区和厦漳泉金三角之间，属江南鱼米之乡。地理坐标为东经120°10′～121°15′、北纬27°40′～28°0′之间，东临东海，西连文成县，南接平阳县，北邻瓯海区、龙湾区，西北界青田县，岸线长20.36km。瑞安市区北距温州市区34km，距省会杭州385km。如附图6所示。
瑞安市东侧海域开阔，历来是台风、洪水和风暴潮等自然灾害的重灾区。阁巷围区海塘位于飞云江南岸口外海滨，距阁巷镇约2km，规划防潮标准为100年一遇，提标加固海塘总长3.76km，其中北直堤1.62km，主堤2.14km。原设计防潮标准为20年一遇，该工程 2006年2月开工，2016年11月竣工。多年以来，阁巷海塘经受住了强台风袭击和风暴潮的考验，为当地经济社会的发展和保护人民生命财产的安全发挥了重要作用。经过多年的运行，由于软土地基沉降等因素，海塘堤顶高程普遍降低，海塘防御能力已经无法满足瑞安市经济发展和人民群众对宜居生态环境的要求。因此，迫切需要开展瑞安市阁巷围区海塘安澜工作，并做好相关的前瞻部署和设计。
1.2试验内容
根据要求，共进行以下两项试验内容：
(1)海塘越浪量试验
针对阁巷围区海塘断面，在100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位等条件下，对海塘断面开展越浪量试验。
(2)海塘护面块体稳定性试验
针对阁巷围区海塘断面，开展海塘迎浪面护面块体稳定性试验，依据试验结果，复核块体重量。
1.3研究依据
(1)《港口与航道水文规范》JTS 145-2-2015；
(2)《浙江省海塘工程技术规定》；
(3)《波浪模型试验规程》JTJ/T 234-2001；
(4)《海堤工程设计规范》GBT 51015-2014；
本报告高程基准采用“1985国家高程”基准。
2.1试验断面
原海堤采用混合式堤身结构，堤顶高程
砼挡浪墙顶高程
设块石堆砌体外坡镇压层，外设30cm厚C25砼面板高程
镇压平台宽10m，高程
镇压平台宽8.0m，中间以1:3斜坡段联接。堤身迎水面为砼梁格+大块石抛填表层理砌结构，并以1:3边坡与涂面相接。堤内坡为预制块内植草护坡，并设排水沟。闭气土方平台分二级，
高程平台宽8m，
高程平台宽6m，边坡均为1:6。
阁巷围区海塘设计方案利用老堤进行加高加固。图1为主堤加高设计断面，堤顶宽度12m，堤顶内侧布置排水沟及路灯。海堤迎水面原面板外侧增设C35砼面板，边坡 1:0.4，新老面板之间采用C30素砼填充。海堤迎水面镇压层考虑布置C35防冲槽及种植区，以提升景观效果并兼做消浪措施；防冲糟两侧布置高程
的消浪平台，表层采用厚40cm的C30砼灌砌块石；砼灌砌块石外侧接抛石镇压及大块石护脚；抛石镇压层上部布置厚40cm理砌块石，理砌块石上再布置预制生态牡蛎礁石，见图2-5，预制生态牡蛎礁石内部及上部覆土播撒草植；大块石护脚单块重量大于200kg。海堤背水面随堤顶相应填高，背水坡采用砼预制块，空心砼预制块内植草。
2.2水文条件
根据《瑞安市海塘安澜工程(阁巷围区海塘)波浪数模试验研究(中间成果)》，选取其中2#点，如附图7所示(篇幅有限，举起一例，不做赘述)及其对应的的水文要素开展波浪物理模型试验研究，具体水文条件详见表2-1。
表2-1.a 2#点堤前设计波要素
注：*代表破碎波高。
2.3试验组次
根据试验要求，针对设计断面，研究阁巷围区海塘加高加固后设计断面堤顶越浪量和堤前护面块体稳定性，具体试验组次见表2-2。
表2-2试验组次
3模型试验条件与要求
3.1试验设备与量测方法
试验在浙江省水利河口研究院波浪实验室不规则波水槽中进行(图8)，水槽长70米，宽 1.2米，高1.7米，首端采用伺服电机造波机系统，采用伺服电机驱动滚珠丝杠型式的推板式造波机，可以模拟规则波、椭圆余弦波、叠加破碎波、国内外常用的不规则波(包括P－ M谱、MPM谱、B谱、J谱、规范谱及自定义波谱)。为消除波浪反射，在水槽末设置1:7 的消波滩，滩上装有格栅及浮动泡沫板，借以吸收波浪能量，消波设施性能良好，基本上能消除反射波。水槽试验段分割成0.5m和0.7m两部分，0.5m宽的部分用来安放模型断面和进行模型试验，另一部分用于扩散造波板的二次反射波。
本次试验的主要仪器包括造波系统、相应的控制软件以及电阻式波高仪，均由大连理工大学国家重点实验室研制。波高仪在模型中率定，具有良好的线性关系，率定数据稳定可靠。试验中数据自动采集，并由计算机实时进行分析。
在将模型放置波浪水槽之前，先利用放置于试验断面前的波高仪，按表2-2所列工况率定波浪要素，然后放入设计断面进行试验。
在堤后安放容器承接越浪水体，可称重得出越浪量。每个工况组合试验均重复量测三次，取其平均值作为试验结果，以减小偶然因素的影响。
3.2相似比尺
考虑堤身高度、波浪要素、水深及水槽尺寸等因素，采用模型比尺M＝25，即长度比尺λL＝λH＝25，时间比尺λT＝5，该比尺符合《波浪模型试验规程》的要求。
海洋工程结构物在波浪中进行试验时通常不考虑水体粘性的影响，在本试验中，只保持模型与实物之间的Froude数和Strouhal数相同，即满足重力和惯性力的相似准则，因此：
表3-1原型与模型物理量之间的关系
3.3波浪模拟
试验波要素的准确率定是越浪量试验的前提和关键环节。试验波要素率定的首要环节便是波高仪的标定，在拟布置的试验断面堤脚前沿0.5～1倍波长处布置波高仪，通过调节测针，由计算机软件自动采集数据并实时分析，最终波高仪的标定结果有较好的线性关系，相关系数在0.9999以上。在波高仪标定的基础上，可进行各组次的波要素率定。
规则波采用Stokes波。
不规则波期望谱选用合田良实改进的JONSWAP谱，该波浪谱普遍用于工程实际，其表达式为：
式中：
S(f)-谱密度(m2·s)；
γ-谱峰升高因子，取3.3；
TP-谱峰周期；
σ—峰形参数。
波要素率定时，先将各组次给定的试验水深、波高、波周期和采用的波谱类型输入计算机，生成造波文件。计算机通过计算造波信号，送给伺服放大器，驱动造波板作相应的推挽运动，推动水体产生波列，造波的同时进行波要素数据采集。根据反馈信号进行谱分析，修正传递函数，重新生成造波信号进行造波和数据采集，直至生成的不规则波各项参数达到上述允许误差范围内(如：有效波高及有效周期的误差均在±5％以内、波能谱总能量的误差在±10％以内等)，以满足《波浪模型试验规程》(JTJ/T 234－2001)的要求。
波浪的量测采用中国水利水电科学研究院研制的DJ800多功能采集系统及相应的波高传感器。
3.4模型制作模型试验断面布置如图9所示，砼挡墙按重力相似和几何相似，采用混凝土一体浇筑进行模拟；堤身及碎石垫层则用瓜子片和小石块构成，使之具有一定的渗透性；灌砌块石用埋石水泥砂浆板来模拟，块石表面稍突出板面来模拟其粗糙度；堤脚抛石按照重量比尺挑选小块石。预制生态牡蛎礁石模型按照“模具制作→浇筑模型→模型养护→模型钻孔”步骤进行制作，然后按照设计图纸排列方式布置到海塘模型堤前护面上去。
3.5试验数据处理与分析
3.5.1越浪量根据波浪数学模型计算成果可知，100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下大波破碎，故采用规则波进行建筑物越浪量试验。根据《波浪模型试验规程》(JTJ/T 234-2001)中“5.5越浪量和波浪爬高试验”中相关规定，按工程水域波高分布分别测得有效波周期时各分级波高作用下建筑物的单宽平均越浪量，且每次分级波高试验累计波浪个数不宜少于30 个，综合的单宽平均越浪量按下式计算：
式中：q’为综合的单宽平均越浪量[m3/(m·s)]；
q(Hi)为波高为Hi时测得的单宽平均越浪量[m3/(m·s)]；
p(Hi)为波高为Hi的频率密度(m-1)；
Hi为分级波高(m)；
ΔH为波高的分级间隔(m)；
N为波高的分级数，N≧6。
试验采用间隙式生波方式，以消除波浪的多次反射，每组试验后停机，待水面平静后继续进行下一组试验，每组试验重复三次以减小偶然因素的影响。越浪水体采用接水箱接取测量后称重，转换为相应的体积后，按下式计算单宽平均越浪量：
式中：q—单宽平均越浪量[m3/(m·s)]；
V—1个波列作用下的总越浪水量(m3)；
b—收集越浪量的接水宽度(m)；
t—1个波列作用的持续时间(s)。
3.5.2块石稳定性根据《波浪模型试验规程》(JTJ/T 234－2001)的相关规定，海岸工程建筑物迎浪面的结构稳定性试验应满足下列要求：
①、正式试验前，用小波连续作用一段时间。
②、模型中波浪作用的累积时间，不少于原型波作用时间2小时，以模拟一次风暴潮的持续作用时间。本次试验模拟原型波3小时。
针对海堤试验断面，其迎浪面各部位的结构稳定性可参照以下的判别标准：
(1)、块石在波浪作用下的累积位移超过单个块石/块体的最大几何尺寸时，即失稳。失稳率按下式进行计算：
式中：n—失稳率(％)；
nd—静水位上、下各1倍设计波高范围内块石/块体的失稳数；
N1—静水位上、下各1倍设计波高范围内块石/块体的总数。
(2)、护脚结构的稳定性需满足以下要求：
①、护脚斜坡上的表层块石在波浪作用初期允许个别失稳，在后续波浪作用下能基本保持稳定，第二层块石不允许发生任何失稳现象，没有任何堤心石裸露现象，且没有发现面层块石失稳加剧的现象。
②、累积作用原型波3小时后，护脚斜坡及平台面层没有发生明显变形。
1断面1(2#点)试验结果
波浪沿着海塘迎浪面上爬超过堤顶则会出现越浪现象，水体飞溅于堤顶和内坡面。越浪量指单位时间内越过单位堤长的水量，或称越浪流量，越浪量的大小与堤前波浪要素、堤顶出水高度、海塘的几何外型、护面的糙渗特性、风速等有关。按表2-2所列风、浪、潮组合对海塘断面开展越浪量试验。
4.1越浪量试验结果
4.1.1试验现象
从表2-1可知，在100年一遇设计高潮位条件下断面1(2#点)处入射大波基本破碎，根据上述3.5.1小节中越浪量测量方法，采用规则波进行建筑物越浪量试验，按工程水域波高分布分别测得有效波周期时各分级波高作用下建筑物的单宽平均越浪量。根据表2-1中断面1 (2#点)处波高分布情况，如表4-1所示，波高的分级间隔ΔH取0.4m。
当入射波高H＝3.33m时，试验观察到，来波首先在堤前开始变形，波浪前坡变陡，峰顶前倾卷曲并出现浪花，并在推进过程中逐渐加剧；在堤脚抛石顶部入射波与前一个波的回退水体相遇，入射大波在堤脚抛石顶部发生翻卷，然后在生态牡蛎礁石上剧烈破碎，并继续向前传播，耗散了大部分能量；破碎水体继续向前传播至砼灌砌块石和钢筋砼消浪槽处，水体能量不断耗散；最后，破碎水体撞击挡浪墙，形成向上涌动的水体，并飞溅出去，部分水体随风落在挡浪墙内侧形成越浪，部分落在挡浪墙外侧，然后向海侧回退，直到与下一个来波在堤脚抛石处相遇。
4.1.2越浪量试验结果
断面1(2#点)处100年一遇大波基本破碎，采用《波浪模型试验规程》(JTJ/T 234-2001) 中各分级波高(规则波)试验方法进行越浪量的测定。根据《港口与航道水文规范》(JTS 145-2-2015)中方法计算各级波高对应的累计频率，累积频率波高间的换算关系为：
式中：HF—累积频率为F的波高(m)；
H*—相对水深，
d—水深(m)；
F—累积频率。
通过波浪物理模型试验得到阁巷围区海塘安澜工程实施后，断面1(2#点)处海塘挡浪墙顶高程为
时，各级规则波越浪量试验结果见表4-1：
表4-1各级规则波越浪量试验结果
根据《波浪模型试验规程》(JTJ/T 234-2001)中“5.5越浪量和波浪爬高试验”中相关计算方法，计算得到断面1(2#点)处100年一样波浪组合100年一样设计高潮位条件下综合的单宽平均越浪量为0.028m3/(m·s)。
4.2护面块体稳定性试验结果
4.2.1堤脚抛石稳定性
堤脚抛石(单块重量不小于200kg)稳定性情况如下：
(1)100年一遇波浪组合平均高潮位条件下，入射波浪在堤脚前沿破碎，静水位
稍高于堤脚抛石顶高程
由于堤脚抛石顶水深很小，入射波浪在抛石顶部完全破碎，破碎水体冲击堤脚抛石顶面块石，见图4-2。试验发现，堤脚抛石在波浪作用下稳定性良好。
(2)100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下，入射波浪在堤脚前沿破碎，波浪传播至堤脚抛石处与前一个波回退水体相互作用，堤脚抛石受回退水体冲击和入射波翻滚作用，见图4-3。试验发现，波浪作用初期个别块石失稳滚动，在后续波浪作用下基本稳定，有部分块石存在轻微晃动，堤脚抛石无明显变形，整体稳定性良好。
4.2.2预制生态牡蛎礁石稳定性
预制生态牡蛎礁石稳定性情况如下：
(1)100年一遇波浪组合平均高潮位条件下，入射波浪在堤脚前沿破碎，堤脚抛石顶水深很小，入射波浪在抛石顶部完全破碎，破碎水体流速较大，高流速破碎水体冲击靠海侧前排预制生态牡蛎礁石。试验发现，预制生态牡蛎礁石稳定性良好，没有发生位移和失稳。
(2)100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下，入射波浪在堤脚前沿破碎，波浪传播至堤脚抛石处与前一个波回退水体相互作用后继续向前传播，破碎水体冲击预制生态牡蛎礁石，待破碎水体与挡浪墙相互作用后，回退水体会再次冲刷预制生态牡蛎礁石。试验发现，靠海侧第一排预制生态牡蛎礁石由于没有其他块石压载，部分预制礁石在波浪作用下失稳；第一排预制生态牡蛎礁石失稳后，第二排生态牡蛎礁石失去了第一批牡蛎礁石的压载，在波浪作用下也失稳。按照上述失稳规律，前一排预制生态牡蛎礁石失稳后，后一排预制生态牡蛎礁石失去压载也将失稳，如此循环，预制生态牡蛎礁石从靠海测第一排向陆侧逐步失稳。
(3)由于预制生态牡蛎礁石失稳破坏是从靠海侧第一排开始，然后逐步向陆侧发展，所以预制生态牡蛎礁石良好的整体稳定性最重要的是靠海测第一排预制生态牡蛎礁石的稳定性。采用图4-6所示方法固定靠海测第一排预制生态牡蛎礁石，然后进行稳定性试验。试验发现，固定靠海测第一排预制生态牡蛎礁石后，预制生态牡蛎礁石后整体稳定性良好，没有发生失稳破坏。
试验结论：
根据设计单位提供的海塘断面和波浪数模提供的潮、浪条件，通过水槽波浪模型试验，得到主要结论如下：
1、海塘提标加固实施后，断面1(2#点)在100年一样波浪组合100年一样设计高潮位条件下综合的单宽平均越浪量为0.028m3/(m·s)。
100年一遇波浪组合平均高潮位条件下，堤脚块石在波浪作用下稳定性良好；100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下，堤脚抛石有少量晃动，无明显变形，堤脚块石整体稳定性良好。
100年一遇波浪组合平均高潮位条件下，预制生态牡蛎礁石稳定性良好，没有发生位移和失稳；100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下，靠海侧第一排部分预制生态牡蛎礁石在波浪作用下失稳，然后礁石向陆侧逐步失稳。
根据浙江省水利厅颁布的《浙江省海塘工程技术规定》“第六章允许部分越浪海塘的越浪量计算”规定，“对允许部分越浪的堤防，当塘顶为混凝土和浆砌块石护面、内坡为干砌块石护面、垫层完好有效条件下，规定提供的设计频率波浪的最大允许越浪量为0.05m3/(m·s)”，“校核条件下允许越浪量可放宽至0.07m3/(m·s)”，“Ⅲ级以上重要海塘还应通过模型试验来验证越浪量多少，以及塘顶面和背坡面防冲稳定可靠性。”
由此可证实，本发明的牡蛎礁结构，即使在100年一遇波浪组合的条件，依然具有极为优秀的越浪量及稳定性。
本发明的有益效果：
1.牡蛎礁首尾衔接结构带来的施工便利性、维护便利性，传统混凝土+扭块结构，不仅生态效果差，而且扭块依赖大体积、大重量进行自身固定并碎波，施工需要大型设备吊装，施工成本巨大。
而本发明的牡蛎礁采用模块化结构，连锁结构稳定，不依赖单个牡蛎礁的体积重量。对重量没有要求，便可以使用各类环保材料、易于生物附着生存的材料，去生产本发明牡蛎礁。重量减轻后，同时可以采用人工组合扣接，连锁铺设，施工成本低。
加上扣接结构的可拆解性，使得后期维护工作简便，对应拆解某个单元牡蛎礁，便可以进行更换维护，显著降低了整体的维护成本。
2.通过海塘锁首台、锁尾台带来的连锁稳定性，传统扭块结构依靠自重，或是增加与地面的固定连接结构，来面对海浪冲击。本发明牡蛎礁结构采用连锁结构，辅以固定的锁首台、锁尾台对牡蛎礁连锁的首尾两端进行固定，牡蛎礁单元无需与地面固定，使得牡蛎礁连锁可以灵活调整、灵活替换。
通过该设置，有效克服了实验中，无锁首台、锁尾台时，100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下，靠海侧第一排部分预制生态牡蛎礁石在波浪作用下失稳，然后礁石向陆侧逐步失稳的情况。
3.牡蛎礁结构带来的坡度系数调整性能，斜坡的坡度系数是影响平均越浪量的一个重要因素，当波浪在斜坡堤上处于破碎状态时，平均越浪量随着坡度系数的增大而增大，同时坡度系数对斜坡堤的工程造价也比较敏感。
本发明牡蛎礁结构，铺设时可以作叠加，加上通过在凹槽设置的台阶状卡槽，可以调节首尾衔接角度，两项设置的结合，在不改变原堤坡度系数的情况下，利用成本更低的牡蛎礁叠加、连锁结构，影响坡度系数，从而改善越浪量。
4.通过牡蛎礁结构带来的易操作性能，通过设置的调节孔、调节杠杆、助力车体，在需要调节衔接处角度，即控制扣接端部于哪一级台阶的卡槽时，通过牡蛎礁两侧的助力车体，使液压托台抬举调节杠杆，带起扣接端部，配合车体进退，使扣接端部与需要的卡槽对接，完成调节。该调节方式便利高效，通过调节杠杆可以一次穿过同排的多个牡蛎礁，事后抽出调节杠杆即可。
5.本发明牡蛎礁的生态性能，通过设置在弧形扣件端部内的生态腔，形成了具有保护结构的栖息地，利用流孔内外交互。因为本发明牡蛎礁的连锁结构，使得各个生态腔相对独立，提供了生物多样性的栖息环境。同时因为连锁结构的可拆解性，便于后续生物研究时，对牡蛎礁进行分解提取，或是针对栖息生物更换牡蛎礁单元的材质。.
6.本发明在保证牡蛎礁构体生态性能的同时，提供了可靠的消波能力，使得牡蛎礁与防波堤进行相互增益的结合，不再是单纯的叠加组合。
附图说明
图1为本发明实施例的结构图；
图2为图1中A处放大图；
图3为图1中B处放大图；
图4为本发明实施例的牡蛎礁结构图1；
图5为本发明实施例的牡蛎礁结构图2；
图6为本发明实施例的实验参考图1；
图7为本发明实施例的实验参考图2；
图8为本发明实施例的实验参考图3；
图9为本发明实施例的实验参考图4；
图10为本发明实施例的牡蛎礁结构图3。
其中,1-牡蛎礁、11-扣接端部、12-衔接端部、13-凹槽、14-生态腔、15-流孔、16-调节孔、 17-调节杠杆、2-海堤、3-消浪兼观海平台、31-无纺土工布层、32-石渣垫层、33-砼灌砌块石层、34-铺装层、35-钢筋砼消浪槽、4-生态礁石区、41-锁首台、42-锁尾台、43-凸台、44-钢筋构件、45-抛石镇压层、46-理砌块石层、47-牡蛎礁层、5-抛石镇压区、9-旧有老堤。
具体实施方式
如图1-10所示，一种预制生态牡蛎礁1，所述牡蛎礁1包括扣接端部11及衔接端部12，该衔接端部12设有与扣接端部11适配的凹槽13，牡蛎礁1之间通过扣接端部11扣入凹槽13做首尾衔接，所述扣接端部11设有生态腔14及连通生态腔14的若干个流孔15。
所述扣接端部11横截面呈半圆形。
所述牡蛎礁1呈“5”字型，所述扣接端部11远离连接端部的一侧，水平高度与凹槽13槽底的水平高度适配。
所述凹槽13朝向扣接端部11的侧壁面上设有阶梯状卡槽，所述扣接端部11沿凹槽13延展方向贯穿设置有调节孔16。
所述海堤2结构的迎水侧设有消浪兼观海平台3、生态礁石区4及抛石镇压区5，所述生态礁石区4首尾分别设置有锁首台41、锁尾台42及若干个首尾衔接的牡蛎礁1，所述锁首台41、锁尾台42为混凝土浇筑平台，该锁首台41设有与生态预制牡蛎礁1卡合的凸台43，所述锁尾台42上设有与预制生态牡蛎礁1卡合的钢筋构件44，所述若干个首尾衔接的牡蛎礁1设置于锁首台41与锁尾台42之间。
所述生态海堤2还包括调节装置，该调节装置包括助动车体及调节杠杆17，该调节杠杆17插设于牡蛎礁1的调节孔16中，所述助力车体上设有液压托台，该液压托台与调节杠杆17联动配合，驱动牡蛎礁1的扣件端部于凹槽13内的卡槽上调节位置，调整若干个首尾衔接的牡蛎礁1之间的起伏角度。
所述生态礁石区4依次设有抛石镇压层45、理砌块石层46及预制生态牡蛎礁层47；所述消浪兼观海平台3依次设有抛石镇压层45、无纺土工布层31、石渣垫层32、砼灌砌块石层33及铺装层34，该消浪兼观海平台3设有钢筋砼消浪槽35，所述钢筋砼消浪槽 35内设有种植土及植物；所述生态预制牡蛎礁1上设有植物。
所述抛石镇压层45设置于旧有老堤9之上加高加固。
波浪与生态礁石区4作用时，会沿着坡面向上爬升，当波浪爬高超过堤顶高程后便会发生越浪。越浪不仅会对斜坡堤内坡造成冲刷破坏，还会影响到护岸后方的使用，甚至会危及到生命安全，造成严重的经济损失。因此，研究斜坡堤越浪并对越浪量做出预报有着非常重要的工程实际意义。对于斜坡堤堤顶高程的设计标准一般可以分为不允许越浪和允许少量越浪两种，与允许少量越浪相比，不允许越浪的标准要求堤顶设计高程更高一些，由于斜坡堤断面面积较大，且沿堤身轴线方向延伸较长，所以一旦堤顶高程有所增加，所需的建筑材料便会增加很多，相应的工程造价也会剧增。而且以不允许越浪标准设计出来的斜坡堤在使用期内并不一定没有越浪发生，在遇到风暴潮或罕见的大风浪时，也可能会发生越浪，造成经济损失。因此，近年来，国内外一般采用允许少量越浪的标准来设计斜坡堤的顶标高，对于不同安全等级的斜坡堤，允许的越浪量会有所区别。所以，为了给斜波堤设计提供技术参考，同时为了使沿岸的生产活动得到顺利进行，人们的生命财产安全得到保障，进行斜坡堤的越浪研究显得尤为重要。
本发明的有益效果：
4.牡蛎礁1首尾衔接结构带来的施工便利性、维护便利性，传统混凝土+扭块结构，不仅生态效果差，而且扭块依赖大体积、大重量进行自身固定并碎波，施工需要大型设备吊装，施工成本巨大。
而本发明的牡蛎礁1采用模块化结构，连锁结构稳定，不依赖单个牡蛎礁1的体积重量。对重量没有要求，便可以使用各类环保材料、易于生物附着生存的材料，去生产本发明牡蛎礁1。重量减轻后，同时可以采用人工组合扣接，连锁铺设，施工成本低。
加上扣接结构的可拆解性，使得后期维护工作简便，对应拆解某个单元牡蛎礁1，便可以进行更换维护，显著降低了整体的维护成本。
5.通过海塘锁首台41、锁尾台42带来的连锁稳定性，传统扭块结构依靠自重，或是增加与地面的固定连接结构，来面对海浪冲击。本发明牡蛎礁1结构采用连锁结构，辅以固定的锁首台41、锁尾台42对牡蛎礁1连锁的首尾两端进行固定，牡蛎礁1单元无需与地面固定，使得牡蛎礁1连锁可以灵活调整、灵活替换。
通过该设置，有效克服了实验中，无锁首台41、锁尾台42时，100年一遇波浪组合100年一遇设计高潮位条件下，靠海侧第一排部分预制生态牡蛎礁1石在波浪作用下失稳，然后礁石向陆侧逐步失稳的情况。
6.牡蛎礁1结构带来的坡度系数调整性能，斜坡的坡度系数是影响平均越浪量的一个重要因素，当波浪在斜坡堤上处于破碎状态时，平均越浪量随着坡度系数的增大而增大，同时坡度系数对斜坡堤的工程造价也比较敏感。
本发明牡蛎礁1结构，铺设时可以作叠加，加上通过在凹槽13设置的台阶状卡槽，可以调节首尾衔接角度，两项设置的结合，在不改变原堤坡度系数的情况下，利用成本更低的牡蛎礁1叠加、连锁结构，影响坡度系数，从而改善越浪量。
4.通过牡蛎礁1结构带来的易操作性能，通过设置的调节孔16、调节杠杆17、助力车体，在需要调节衔接处角度，即控制扣接端部11于哪一级台阶的卡槽时，通过牡蛎礁1 两侧的助力车体，使液压托台抬举调节杠杆17，带起扣接端部11，配合车体进退，使扣接端部11与需要的卡槽对接，完成调节。该调节方式便利高效，通过调节杠杆17可以一次穿过同排的多个牡蛎礁1，事后抽出调节杠杆17即可。
5.本发明牡蛎礁1的生态性能，通过设置在弧形扣件端部内的生态腔14，形成了具有保护结构的栖息地，利用流孔15内外交互。因为本发明牡蛎礁1的连锁结构，使得各个生态腔14相对独立，提供了生物多样性的栖息环境。同时因为连锁结构的可拆解性，便于后续生物研究时，对牡蛎礁1进行分解提取，或是针对栖息生物更换牡蛎礁1单元的材质。.
6.本发明在保证牡蛎礁1构体生态性能的同时，提供了可靠的消波能力，使得牡蛎礁1与防波堤进行相互增益的结合，不再是单纯的叠加组合。
Claims (9)
1.一种预制生态牡蛎礁，其特征在于：所述牡蛎礁包括扣接端部及衔接端部，该衔接端部设有与扣接端部适配的凹槽，牡蛎礁之间通过扣接端部扣入凹槽做首尾衔接，所述扣接端部设有生态腔及连通生态腔的若干个流孔。
2.根据权利要求1所述的一种预制生态牡蛎礁，其特征在于：所述扣接端部横截面呈半圆形。
3.根据权利要求2所述的一种预制生态牡蛎礁，其特征在于：所述牡蛎礁呈“5”字型，所述扣接端部远离连接端部的一侧，水平高度与凹槽槽底的水平高度适配。
4.根据权利要求3所述的一种预制生态牡蛎礁，其特征在于：所述凹槽朝向扣接端部的侧壁面上设有阶梯状卡槽，所述扣接端部沿凹槽延展方向贯穿设置有调节孔。
5.一种生态海堤结构，其特征在于：包括权利要求1-4任意一项所述的预制生态牡蛎礁。
6.根据权利要求5所述的一种生态海堤结构，其特征在于：所述海堤结构的迎水侧设有消浪兼观海平台平台、生态礁石区及抛石镇压区，所述生态礁石区首尾分别设置有锁首台、锁尾台及若干个首尾衔接的牡蛎礁，所述锁首台、锁尾台为混凝土浇筑平台，该锁首台设有与生态预制牡蛎礁卡合的凸台，所述锁尾台上设有与预制生态牡蛎礁卡合的钢筋构件，所述若干个首尾衔接的牡蛎礁设置于锁首台与锁尾台之间。
7.根据权利要求6所述的一种生态海堤结构，其特征在于：所述生态海堤还包括调节装置，该调节装置包括助动车体及调节杠杆，该调节杠杆插设于牡蛎礁的调节孔中，所述助力车体上设有液压托台，该液压托台与调节杠杆联动配合，驱动牡蛎礁的扣件端部于凹槽内的卡槽上调节位置，调整若干个首尾衔接的牡蛎礁之间的起伏角度。
8.根据权利要求7所述的一种生态海堤结构，其特征在于：所述生态礁石区依次设有抛石镇压层、理砌块石层及预制生态牡蛎礁层；所述消浪兼观海平台依次设有抛石镇压层、无纺土工布层、石渣垫层、砼灌砌块石层及铺装层，该消浪兼观海平台设有钢筋砼消浪槽，所述钢筋砼消浪槽内设有种植土及植物；所述生态预制牡蛎礁上设有植物。
9.根据权利要求8所述的一种生态海堤结构，其特征在于：所述抛石镇压层设置于旧有老堤之上加高加固。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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