波浪式消波堤的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種波浪式消波堤，包括有階梯式堤底、波浪式柵墻和防浪墻。防浪墻安裝于階梯式堤底的頂端；波浪式柵墻豎直安裝于階梯式堤底的階梯面上，波浪式柵墻的水平截面為波浪形，波浪式柵墻由入口處圓弧墻、終點處圓弧墻與中間段圓弧墻組成，入口處圓弧墻的圓心角為60°，中間段圓弧墻的圓心角為120°，終點處圓弧墻與防浪墻相連。本發明階梯式堤面起到護面加糙消能作用，可消除一部分波能，波浪式柵墻構造使水流進入后形成浪花和渦旋，使波浪破碎和撞擊，達到消能作用。波浪式柵墻與階梯式堤面相結合，對進入柵墻之間的波浪進行雙重消能，從而降低波浪的爬高及對堤底的沖刷，可防止海岸被淘刷，起到很好的保護海岸作用。
【專利說明】波浪式消波堤
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種波浪式消波堤。
【背景技術】
[0002]波浪是造成海岸侵蝕的主要動力因素之一。尤其是在近岸破碎波浪掀沙和潮流輸沙情況下，大部分被侵蝕泥沙向遠離岸邊地區擴散運移，造成海岸不斷淘刷后退，進而危害岸堤安全。因此，必須采取工程措施對岸堤加以保護。
[0003]岸堤防護工程的關鍵是消浪，同時還能阻止潮流輸沙。目前岸堤常采用直立式消波堤、斜波式消波堤、浮式消波堤以及采用混凝土異形塊消能等，這些堤防形式達到了防浪消能和人們對景觀的要求，但親水性較差。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種波浪式消波堤，本發明消波堤以涌向河岸或海岸的波浪為消能對象，采用兩級消能，消波率好。
[0005]本發明采用的技術方案是:
波浪式消波堤，包括有階梯式堤底、波浪式柵墻和防浪墻。防浪墻安裝于階梯式堤底的頂端；所述的波浪式柵墻的數量至少為三組，波浪式柵墻豎直安裝于階梯式堤底的階梯面上，波浪式柵墻的水平截面為波浪形，波浪式柵墻由入口處圓弧墻、終點處圓弧墻與中間段圓弧墻組成，入口處圓弧墻的圓心角為60°，中間段圓弧墻的圓心角為120°，終點處圓弧墻與防浪墻相連。
[0006]相鄰波浪式柵墻之間的距離為中間段圓弧墻的半徑的1.5倍。
[0007]波浪式柵墻的厚度為中間段圓弧墻的半徑的1/12。
[0008]本發明所具有的優點與效果是:
1、本發明為波浪式消波堤，包括有階梯式堤底、波浪式柵墻和防浪墻。在階梯式堤底的迎水面設有若干級直角臺階形成階梯式堤面，防浪墻安裝于階梯式堤底頂端，波浪式柵墻豎直安裝于階梯式堤底的階梯式堤面上。階梯式堤面起到護面加糙消能作用，可消除一部分波能。波浪式柵墻構造使水流進入后形成浪花和渦旋，使波浪破碎和撞擊，達到消能作用。波浪式柵墻與階梯式堤面相結合，對進入柵墻之間的波浪進行雙重消能，從而降低波浪的爬高及對堤底的沖刷。為提升水流的觀賞度，階梯式堤底可配合城市景觀大道建設形成人行觀景步道，游人可在階梯上駐足游玩，形成人水和諧的親水環境。此波浪式消波堤既可應用于波浪較大需要防護的海岸、河岸，也可應用于濱河、濱江大道旁，結合城市景觀，增強親水性，促進人水和諧，也可以放置于城市內河轉彎處，達到防洪的作用。本發明可防止海岸被淘刷，起到很好的保護海岸作用，并且使生態與水利工程相結合，作為海岸景觀，為沿海城市帶來一定的經濟效益，具有一定的推廣價值。
[0009]2、本發明波浪式柵墻的水平截面為波浪形，波浪式柵墻由入口處圓弧墻、終點處圓弧墻與中間段圓弧墻組成，入口處圓弧墻圓心角為60 °，中間段圓弧墻的圓心角為120°。這樣的結構能使水流更順暢的進入柵墻之間，充分利用柵墻的波浪式結構進行水與水之間相互作用消能，同時有利于柵墻與堤底的連接牢固穩定。
[0010]3、本發明波浪式柵墻的厚度為中間段圓弧墻的半徑的1/12，相鄰波浪式柵墻之間的距離為中間段圓弧墻的半徑的1.5倍，該距離使水流在柵墻之間的流動連通性最好，同時水流在波浪式柵墻間的相互碰撞更充分、消能作用最強。
[0011]模型試驗
模型試驗在沈陽農業大學水利學院水工實驗室進行。
[0012]試驗模型由三部分組成:波浪式消波堤、平板普通堤面及簡易造波裝置。這三部分均采用有機玻璃材料制作，共同放置在矩形有機玻璃槽內。
[0013]波浪式消波堤:階梯式堤面上安裝四組波浪式柵墻，波浪式柵墻的入口處圓弧墻圓心角為60°，中間段圓弧墻的圓心角為120°。入口處圓弧墻、終點處圓弧墻和中間段圓弧墻的半徑為6cm，相鄰柵墻之間的距離為9cm，柵墻厚度為5mm。堤底的端面結構為傾角為30°的直角三角形，穩定性好。其高度為40cm。堤底的斜坡面上設置若干階梯，每一級階梯的截面為直角三角形，其最短直角邊為4cm，與其對應的夾角為30°。模型中防浪墻高度為20cm，寬度與階梯寬度相同；波浪式柵墻高度為20cm，模型橫向長度為50cm。
[0014]平板普通堤面:橫向長度50cm，斜坡傾角30°，堤面垂直高度為40cm。
[0015]為連續產生波浪，自制簡易造波裝置。如圖4所示，簡易造波裝置由擾動板4、凸輪6，連動軸和電機5四部分組成，基本原理是利用電動機作為動力設備制造水流的內部擾動，通過電機帶動凸輪運轉，凸輪通過連動軸帶動擾動板，使擾動板前后擺動，以致形成波浪。
[0016]以槽底為基準，分別以15cm、17cm、19cm的三種不同水深進行試驗，電機運轉頻率為90r/min，以相同水流條件下對波浪式消波堤和平板普通堤面進行對比試驗。
[0017]波浪爬高用測針量測。波浪爬高用δ表示，其中平板普通堤面波浪爬高用\表示，波浪式消波堤波浪爬高用入表示，波浪爬高消減率(簡稱消波率)用&表示，消波率定義為 A = ( δ -Sh) / Spa
[0018]方案一:在水深為15 cm時，兩種形式堤面波浪爬高實測數據見圖5 (單位:cm)。 方案二:當水深為17 cm時，兩種形式堤面波浪爬高實測數據見圖6 (單位:cm)。
[0019]方案三:當水深為19 cm時，兩種形式堤面波浪爬高實測數據見圖7 (單位:cm)。
[0020]經試驗數據分析，波浪式消波堤消波率達到79%~85%。
[0021]由上述分析可知，本發明消波堤能夠顯著降低波浪爬高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明波浪式消波堤的主視圖；
圖2為本發明波浪式消波堤的俯視 圖；
圖3為本發明波浪式消波堤的側視圖；
圖4為簡易造波裝置結構圖；
圖5為水深為15 cm時，兩種形式堤面波浪爬高實測數據；
圖6為水深為17 cm時，兩種形式堤面波浪爬高實測數據；
圖7為水深為19 cm時，兩種形式堤面波浪爬高實測數據。【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步詳述:
如圖1-3所示，本發明波浪式消波堤包括有階梯式堤底1、波浪式柵墻2和防浪墻3，所述的階梯式堤底I的端面結構為傾角為30°的直角三角形，階梯式堤底I的迎水面設置有若干級的直角臺階11形成階梯式堤面，防浪墻3安裝于階梯式堤底I的頂端，所述的波浪式柵墻2的數量至少為三組，波浪式柵墻2豎直安裝于階梯式堤面的臺階11上，波浪式柵墻2的水平截面為波浪形，波浪式柵墻2由一個入口處圓弧墻21、一個終點處圓弧墻22與若干個中間段圓弧墻23組成，入口處圓弧墻21、中間段圓弧墻23與終點處圓弧墻22連接成波浪的形狀，入口處圓弧墻21的圓心角為60°，中間段圓弧墻23的圓心角為120°，終點處圓弧墻22與防浪墻3相連。
[0024]相鄰波浪式柵墻2之間的距離為中間段圓弧墻23的半徑的1.5倍。
[0025]波浪式柵墻2的厚度為中間段圓弧墻23的半徑長度的1/12。
【權利要求】
1.波浪式消波堤，其特征在于包括有階梯式堤底、波浪式柵墻和防浪墻，防浪墻安裝于階梯式堤底的頂端；所述的波浪式柵墻的數量至少為三組，波浪式柵墻豎直安裝于階梯式堤底的階梯面上，波浪式柵墻的水平截面為波浪形，波浪式柵墻由入口處圓弧墻、終點處圓弧墻與中間段圓弧墻組成，入口處圓弧墻的圓心角為60°，中間段圓弧墻的圓心角為120°，終點處圓弧墻與防浪墻相連。
2.根據權利要求1所述的波浪式消波堤，其特征在于相鄰波浪式柵墻之間的距離為中間段圓弧墻的半徑的1.5倍。
3.根據權利要求1所述的波浪式消波堤，其特征在于波浪式柵墻的厚度為中間段圓弧墻的半徑的1/12。
【文檔編號】E02B3/06GK103774610SQ201410048724
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】張靜, 何俊仕, 姜國輝, 郭安寧, 孫俊華, 劉蘭玉, 吳成, 劉汝利, 高祥 申請人:沈陽農業大學