CN117587743A - 一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤及其施工方法,仿弧形海岸结构的岸滩防护堤包括底座,其用于与海底固定连接;挡浪板,其安装在底座上并露出于水面,挡浪板的顶部与水面的距离为挡浪高度△h;挡浪板包括直线段和弧线段,直线段的长度为l;挡浪板的弧线段的半径为a,弧线段与直线段的一端相接,在弧线段的自由端与直线段的自由端之间画一条构造线,构造线的长度为a+b,构造线与直线段的夹角为α。本申请通过挡浪板的直线段抵御海浪的冲击,同时也通过挡浪板的弧线段将海浪导引而出,使得被导引的海浪与后续冲击的海浪相互抵消,提升削波效果,从而减轻海浪对岸滩的冲击。本申请涉及岸滩防护技术领域。
Description
技术领域
本申请涉及岸滩防护技术领域中的一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤及其施工方法。
背景技术
海浪的持续冲击会对海岸造成侵蚀和淤积,从而塑造着现在的海岸线。随着全球性变暖、海平面上升以及人类活动的干扰和破坏,海岸侵蚀灾害日益加剧,目前已被视为严重的海洋灾害之一。对于松散的砂质海岸,其尤其容易受海浪冲击影响。沿海的波浪主要由季风和台风产生,台风大浪对海岸的塑造力较强。因此,为保护海岸免遭侵蚀,一般需要建设人工护岸工程。
目前针对砂质岸滩的防护工程,主要方式为建设沿岸突堤和离岸潜坝。建设突堤改变了岸线原来的形态或走向,但引起沿岸动力场的改变,久而久之会对海岸线进行重塑。建设离岸潜坝能够防止海岸泥沙离岸输运,但也阻碍了泥沙向岸的搬运。
另一方面,自然界中存在一种弧形的海岸结构,其一般为硬质岸滩,中部向陆地方向凹陷。当海浪冲击时,海岸结构向外凸出的两侧会先与海浪接触,从而进行消波。与此同时,与海岸结构碰撞而折返的海浪又会与后续涌来的海浪相抵消,进一步减少海浪的冲击力,是一种可以被借鉴的海浪防护结构。
申请内容
本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤及其施工方法,能够减少海浪对砂质岸滩的冲击,保护海岸免遭侵蚀。
根据本申请第一方面实施例,提供一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,包括:
底座,所述底座用于与海底固定连接;
挡浪板,所述挡浪板安装在所述底座上并露出于水面,所述挡浪板的顶部与水面的距离为挡浪高度△h,海浪的有效波高为hs,海浪的最大波高为hmax,所述挡浪高度△h、海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax满足关系式:hs≤△h≤hmax;
所述挡浪板包括直线段和弧线段,所述直线段的长度为l,海浪的波长为L,所述直线段的长度l与海浪的波长L满足关系式:L/2≤l≤L;
所述挡浪板的弧线段的半径为a,所述弧线段与所述直线段的一端相接,在所述弧线段的自由端与所述直线段的自由端之间画一条构造线,所述构造线的长度为a+b,所述构造线与所述直线段的夹角为α,其中a、b、l满足关系式:a、b、α满足关系式:a/b=0.014α-0.000094α2。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述弧线段的半径a取值范围为0.45~0.55m,α的取值范围为0.65~0.75。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述弧线段的数量为一个或两个,所述弧线段仅有一个时,所述弧线段连接在所述直线段的其中一端;所述弧线段有两个时,两个所述弧线段分别连接在所述直线段的两端并对称设置。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述挡浪板通过螺栓固定在所述底座上。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述底座的顶部设有插槽,所述挡浪板插入至所述插槽中再通过螺栓进行固定。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述底座呈棱台状。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述挡浪板的数量有多个且均安装在所述底座上。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,所述挡浪板呈阵列分布且各个所述挡浪板的朝向均一致。
根据本申请第一方面实施例,进一步地,相邻的两个所述挡浪板的距离d=3/10L。
根据本申请第二方面实施例,提供一种基于上述仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,包括:
利用施工现场设置的波浪检测仪器检测海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax以及海浪的波长L;
根据海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax确定所述挡浪板的挡浪高度△h;
设定所述弧线段的半径a以及夹角α,根据关系式a/b=0.014α-0.000094α2确定数值b;
根据关系式确定所述直线段的长度l;
在工厂中生产所述挡浪板和所述底座;
在施工工地将所述挡浪板和所述底座进行组合固定;
将组装好的所述挡浪板和所述底座吊装至岸边,施工完成。
本申请实施例的有益效果至少包括:本申请通过挡浪板的直线段抵御海浪的冲击,同时也通过挡浪板的弧线段将海浪导引而出,使得被导引的海浪与后续冲击的海浪相互抵消,提升削波效果,从而减轻海浪对岸滩的冲击。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然,所描述的附图只是本申请的一部分实施例,而不是全部实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本申请第一方面实施例仿弧形海岸结构的岸滩防护堤的侧视图;
图2是本申请第一方面实施例仿弧形海岸结构的岸滩防护堤中挡浪板200的俯视图;
图3是本申请第一方面实施例仿弧形海岸结构的岸滩防护堤的俯视图。
附图标记:100-底座、110-插槽、200-挡浪板、210-直线段、220-弧线段、230-构造线、300-螺栓。
具体实施方式
本部分将详细描述本申请的具体实施例,本申请之较佳实施例在附图中示出,附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述,使人能够直观地、形象地理解本申请的每个技术特征和整体技术方案,但其不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、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申请和简化描述,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,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
海浪的持续冲击会对海岸造成侵蚀和淤积,从而塑造着现在的海岸线。对于松散的砂质海岸,其尤其容易受海浪冲击影响。沿海的波浪主要由季风和台风产生,台风大浪对海岸的塑造力较强。因此,为保护海岸免遭侵蚀,一般需要建设人工护岸工程。目前针对砂质岸滩的防护工程,主要方式为建设沿岸突堤和离岸潜坝。建设突堤改变了岸线原来的形态或走向,但引起沿岸动力场的改变,久而久之会对海岸线进行重塑。建设离岸潜坝能够防止海岸泥沙离岸输运,但也阻碍了泥沙向岸的搬运。
另一方面,自然界中存在一种弧形的海岸结构,其一般为硬质岸滩,中部向陆地方向凹陷。当海浪冲击时,海岸结构向外凸出的两侧会先与海浪接触,从而进行消波。与此同时,与海岸结构碰撞而折返的海浪又会与后续涌来的海浪相抵消,进一步减少海浪的冲击力,是一种可以被借鉴的海浪防护结构。
对此,本申请提出一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤及其施工方法,模仿硬质岸滩的弧形海岸结构,通过挡浪板200的直线段210抵御海浪的冲击,同时也通过挡浪板200的弧线段220将海浪导引而出,使得被导引的海浪与后续冲击的海浪相互抵消,提升削波效果,从而减轻海浪对岸滩的冲击。
参照图1,本申请第一方面实施例中的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,包括底座100和挡浪板200,其中底座100用于与海底固定连接,挡浪板200用于抵御海浪的冲击,挡浪板200安装在底座100的顶部,两者的连接方式可以采用螺栓连接、焊接或卡扣连接。在本实施例中,本仿弧形海岸结构的岸滩防护堤还包括螺栓300,其用于将挡浪板200固定在底座100顶部。具体地,底座100的顶部设有插槽110,挡浪板200的侧面延伸有能够使螺栓300穿过的安装孔。将挡浪板200插入至插槽110中,插槽110能够对挡浪板200进行限位,同时在挡浪板200受海浪冲击时,插槽110也能够分担部分侧向冲击力。螺栓300透过挡浪板200侧向延伸的安装孔将挡浪板200锁定至底座100的顶部。
底座100通过锚固的方式固定于海底。在将底座100固定于海底后,海水的水面完全淹没底座100,挡浪板200从水面上露出。底座100具体呈棱台状,其各个侧面均为斜面。从而当海浪冲击时,底座100能够将海浪导引至其上方的挡浪板200,减少海浪对底座100的直接冲击;同时,海浪对底座100侧面所造成的冲击,能够部分转化为向下的作用力,从而使得底座100压向海底以增加其与海底的摩擦阻力,减少发生底座100因冲击而发生位移的情况。
挡浪板200的顶部与水面的距离为挡浪高度△h,海浪的有效波高为hs,海浪的最大波高为hmax。本申请中,海浪的有效波高指相较于平静海面能够造成明显侧向冲击力的最低浪高,海浪的最大波高指施工环境中所能达到的最大浪高。其中挡浪高度△h、海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax满足关系式:hs≤△h≤hmax,从而使得挡浪板200的高度能够有效地对海浪进行阻挡。
参照图2,挡浪板200包括直线段210和弧线段220。直线段210的长度为l,海浪的波长为L,直线段210的长度l与海浪的波长L满足关系式:L/2≤l≤L。其中,本申请所指的海浪的波长L,指海浪中两个相邻波峰或波谷之间的距离。
挡浪板200的弧线段220的半径为a,弧线段220与直线段210的一端相接。在弧线段220的自由端与直线段210的自由端之间画一条构造线230,构造线230的长度为a+b,构造线230与直线段210的夹角为α。其中a、b、l所对应的线段共同构成一个三角形,根据勾股定理满足关系式:a、b、α满足关系式:a/b=0.014α-0.000094α2。
容易理解地,弧线段220的半径a和α角会决定海浪被导引后的方向,进而对本仿弧形海岸结构的岸滩防护堤的消波性能造成影响。通过改变弧线段220的半径a和α角的取值发现如下表的规律:
试验组次 | α(弧度) | a(m) | b(m) | 堤前入射波高(m) | 堤后波高(m) |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0.26 |
2 | 0.17 | 0.14 | 0.99 | 1 | 0.23 |
3 | 0.35 | 0.27 | 0.96 | 1 | 0.21 |
4 | 0.52 | 0.39 | 0.92 | 1 | 0.19 |
5 | 0.70 | 0.49 | 0.87 | 1 | 0.22 |
6 | 0.87 | 0.57 | 0.82 | 1 | 0.24 |
可见,根据试验结果,本仿弧形海岸结构的岸滩防护堤能够减少80%的波浪直射及斜射作用。而且随着弧线段220的半径a和α角的逐渐增大,堤后波高先降后升。因此,为获得较好的消波效果,弧线段220的半径a取值范围为0.45~0.55m,α的取值范围为0.65~0.75。
进一步地,弧线段220的数量可以为一个或两个。当弧线段220仅有一个时,弧线段220连接在直线段210的其中一端;当弧线段220有两个时,两个弧线段220分别连接在直线段210的两端并对称设置,从而提升单个挡浪板200的消波效果。
进一步地,参照图3,挡浪板200的数量有多个且均安装在底座100上。各个挡浪板200呈阵列分布且各个挡浪板200的朝向均一致,共同对海浪进行消波。具体地,相邻的两个挡浪板200的距离d=3/10L,避免因相邻两个挡浪板200距离过近而干扰海浪的导引,或因相邻两个挡浪板200距离过远而削弱消波效果。根据试验结果,该相隔距离可减小60%的波浪衍射作用,对后方的海岸起到掩护作用,同时间隔布置挡浪板也可减少工程量。
本申请第二方面实施例中的一种施工方法,基于上述仿弧形海岸结构的岸滩防护堤进行,其包括如下施工步骤:
S100.利用施工现场设置的波浪检测仪器检测海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax以及海浪的波长L;
S200.根据海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax确定挡浪板200的挡浪高度△h;
S300.设定弧线段220的半径a以及夹角α,根据关系式a/b=0.014α-0.000094α2确定数值b;
S400.根据关系式确定直线段210的长度l;
S500.在工厂中生产挡浪板200和底座100;
S600.在施工工地将挡浪板200和底座100进行组合固定;
S700.将组装好的挡浪板200和底座100吊装至岸边,使得海水的水面完全淹没底座100而挡浪板200从水面上露出,施工完成。
以上是对本申请的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于,包括:
底座(100),所述底座(100)用于与海底固定连接;
挡浪板(200),所述挡浪板(200)安装在所述底座(100)上并露出于水面,所述挡浪板(200)的顶部与水面的距离为挡浪高度△h,海浪的有效波高为hs,海浪的最大波高为hmax,所述挡浪高度△h、海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax满足关系式:hs≤△h≤hmax;
所述挡浪板(200)包括直线段(210)和弧线段(220),所述直线段(210)的长度为l,海浪的波长为L,所述直线段(210)的长度l与海浪的波长L满足关系式:L/2≤l≤L;
所述挡浪板(200)的弧线段(220)的半径为a,所述弧线段(220)与所述直线段(210)的一端相接,在所述弧线段(220)的自由端与所述直线段(210)的自由端之间画一条构造线(230),所述构造线(230)的长度为a+b,所述构造线(230)与所述直线段(210)的夹角为α,其中a、b、l满足关系式:a、b、α满足关系式:a/b=0.014α-0.000094α2。
2.根据权利要求1所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述弧线段(220)的半径a取值范围为0.45~0.55m,α的取值范围为0.65~0.75。
3.根据权利要求1所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述弧线段(220)的数量为一个或两个,所述弧线段(220)仅有一个时,所述弧线段(220)连接在所述直线段(210)的其中一端;所述弧线段(220)有两个时,两个所述弧线段(220)分别连接在所述直线段(210)的两端并对称设置。
4.根据权利要求1所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述挡浪板(200)通过螺栓(300)固定在所述底座(100)上。
5.根据权利要求4所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述底座(100)的顶部设有插槽(110),所述挡浪板(200)插入至所述插槽(110)中再通过螺栓(300)进行固定。
6.根据权利要求1所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述底座(100)呈棱台状。
7.根据权利要求1所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述挡浪板(200)的数量有多个且均安装在所述底座(100)上。
8.根据权利要求7所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:所述挡浪板(200)呈阵列分布且各个所述挡浪板(200)的朝向均一致。
9.根据权利要求7所述的仿弧形海岸结构的岸滩防护堤,其特征在于:相邻的两个所述挡浪板(200)的距离d=3/10L。
10.一种基于权利要求1至9中任一所述仿弧形海岸结构的岸滩防护堤的施工方法,其特征在于,包括:
利用施工现场设置的波浪检测仪器检测海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax以及海浪的波长L;
根据海浪的有效波高hs、海浪的最大波高hmax确定所述挡浪板(200)的挡浪高度△h;
设定所述弧线段(220)的半径a以及夹角α,根据关系式a/b=0.014α-0.000094α2确定数值b;
根据关系式确定所述直线段(210)的长度l;
在工厂中生产所述挡浪板(200)和所述底座(100);
在施工工地将所述挡浪板(200)和所述底座(100)进行组合固定;
将组装好的所述挡浪板(200)和所述底座(100)吊装至岸边,施工完成。
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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 | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |