一種簡易漂浮式消波裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于防浪減災(zāi)和海岸工程領(lǐng)域，特別是一種簡易漂浮式消波裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]約占地球表面積70.9%的海洋中蘊(yùn)含著豐富的資源，礦物資源，生物資源，水資源以及其他各種資源。隨著人類科技的發(fā)展與進(jìn)步，陸上資源已經(jīng)難以滿足人類發(fā)展的需要，海洋正在成為人類發(fā)展的第二空間，人類對(duì)海洋的需求越來越大的同時(shí)，也對(duì)海上工程提出了越來越高的要求。我國有漫長的海岸線和豐富的海洋資源，所管轄的海域有近300萬Km2(相當(dāng)于我國陸地國土的1/3)。我國要解決好人口、資源與環(huán)境問題，在21世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家的一個(gè)重要出路就是走向海洋。
[0003]與此同時(shí)，港口建設(shè)作為傳統(tǒng)的海岸工程范疇，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，也遇到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在國際貿(mào)易需求和運(yùn)輸船舶向大型化發(fā)展的趨勢(shì)下，港口的規(guī)模將越來越大，對(duì)航道水深要求也越來越高。而在有限的自身掩護(hù)的天然深水港址開發(fā)殆盡之后，港口建設(shè)逐步進(jìn)入水深浪大的海域。鑒于深水開敞海域環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)水工結(jié)構(gòu)因工程造價(jià)高昂、技術(shù)復(fù)雜、施工困難等已不能適應(yīng)深水港發(fā)展需要。隨著海岸環(huán)境保護(hù)、觀光旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合需要，人們關(guān)于海岸與港口開發(fā)的觀念正在發(fā)生重大的變化。為適應(yīng)水深浪大、地基軟弱、引入海水交換改善水質(zhì)環(huán)境且造價(jià)低廉的需求，港口工程結(jié)構(gòu)形式將向透空式結(jié)構(gòu)、消能式結(jié)構(gòu)及多功能型結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)型式發(fā)展。
[0004]防波堤是一種常用的消浪裝置，能夠保證港口有足夠的水深并且維持水面平穩(wěn)便于船舶安全停泊和作業(yè)的水工建筑物，然而這些傳統(tǒng)的水工建筑物通常是重力式的，建造費(fèi)用會(huì)隨著工程水域深度的增加而劇增，而且在施工過程中都需要大型的專門機(jī)械，施工比較復(fù)雜，一旦發(fā)生破壞，修復(fù)特別困難。與之相對(duì)的，漂浮式消波裝置具有明顯的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn):1)造價(jià)低，耗費(fèi)材料少；2)安裝簡單，對(duì)海底地形要求低，便于移動(dòng)和拆卸；3)環(huán)境友好，對(duì)海水及生物質(zhì)循環(huán)影響小。70年代以來，隨著許多靈巧的漂浮式消波裝置的設(shè)計(jì)成功，各種浮式消波裝置相繼得到應(yīng)用，目前世界各國提出來的浮式消波裝置結(jié)構(gòu)型式主要可分為浮箱式、浮筒式和浮筏式三種，多年的使用結(jié)果表明，此類防波堤是安全可靠的。然而，對(duì)于目前的浮式消波裝置結(jié)構(gòu)形式，其面臨的主要問題是:對(duì)短波(波長與裝置寬之比L/B<4)的掩護(hù)效果尚好，但對(duì)長波(L/B>6)的透過率仍然很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服上述現(xiàn)有防波技術(shù)在成本控制、施工周期長、對(duì)水循環(huán)影響較大，以及現(xiàn)有浮式防波裝置對(duì)長波防波效率低等不足之處，提供一種簡易漂浮式消波裝置，它采用透空式、多級(jí)消能原理，從而達(dá)到更好的消波效果，易于安裝和移動(dòng)，具有較高的可靠性，同時(shí)其對(duì)岸線的美觀影響較小。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種簡易漂浮式消波裝置，包括頂板、底板、側(cè)面擋板、柵欄板、立柱、消能室、輪胎、凹面弧形板、多孔隔水板、凸面弧形板和錨鏈。其特征是:頂板和底板分別位于消波裝置的頂部和底部，采用立柱連接頂板和底板；消波裝置的兩側(cè)采用鏤空的側(cè)面擋板進(jìn)行封閉，前后采用柵欄板封閉；消波裝置內(nèi)部采用柵欄板分隔成為三個(gè)消能室；一級(jí)消能室中采用規(guī)則排列的輪胎進(jìn)行消波；二級(jí)消能室中采用規(guī)則排列的弧形板進(jìn)行消波；三級(jí)消能室中布放兩排多孔隔水板，并在隔水板間填充人工水草進(jìn)行消波Γ消波裝置整體漂浮于水面，并采用錨鏈固定于海底。
[0008]所述的一種簡易漂浮式消波裝置，其特征是:二級(jí)消能室中采用凸面弧形板和凹面弧形板交錯(cuò)排列。
[0009]在充分考慮自然條件(如風(fēng)、波浪、潮位、海流)，材料條件(如材料強(qiáng)度和使用壽命)，使用條件(如繞射、反射、透射和越浪)和施工條件(如船機(jī)設(shè)備和施工技術(shù))的要求后，本發(fā)明的主體采用浮式防波箱的設(shè)計(jì)方式。其主要消能對(duì)象為海洋及湖泊中的波長較長、波高較大的波浪，利用浮體反射、轉(zhuǎn)換、吸收和消散波能以減小透射波浪的能量是技術(shù)關(guān)鍵。為此設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用多孔消能、波浪和柔性材料作用消能，以及充分利用波浪發(fā)生紊流和摻混的特點(diǎn)進(jìn)行自我消能。同時(shí)，裝置中分層分類采用不同材料依次削弱波浪力，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)中多級(jí)消能的特色，使設(shè)計(jì)達(dá)到防御波浪對(duì)岸線和港口水域的侵襲，保證沿岸具有平穩(wěn)的水域，便于船舶停靠系泊，順利進(jìn)行貨物裝卸作業(yè)和上下旅客等設(shè)計(jì)目的。
[0010]本發(fā)明提出的簡易消波裝置內(nèi)部空間劃分為三個(gè)消能室，如圖2所示，分別為一級(jí)消能室、二級(jí)消能室和三級(jí)消能室。一級(jí)消能室中填充材料為廢舊輪胎，輪胎布置為垂直于底板的多排，每排分為多層，排與排之間存在一定間距，且排與排之間交錯(cuò)排列。由于輪胎有良好的韌性，可以抵抗強(qiáng)大的波浪沖擊，且有較大孔隙和內(nèi)部空間，可在阻礙水流運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使得輪胎內(nèi)部或輪胎間發(fā)生環(huán)流和紊流。另外，輪胎多層交錯(cuò)排列也更加促進(jìn)水流間碰撞消能。二級(jí)消能室中采用凸面弧形板和凹面弧形板分列交錯(cuò)排列。各層弧形板的排列根據(jù)一定規(guī)則重復(fù)布放，每層弧形板之間存在一定空隙，使水流經(jīng)弧形板碰撞消能后通過空隙流向下一層弧形板再次作用消能，如此，在不斷改變水流方向的同時(shí)又保證了過流，使水流達(dá)到紊亂消能的效果。三級(jí)消能室中使用的材料較前兩級(jí)消能室孔隙度更小，即在多孔隔水板之間填充人工水草，人工水槽的密度可根據(jù)情況調(diào)整。三級(jí)消能室內(nèi)部多孔隔水板分為兩道，在隔水板和柵欄板之間的空間填充人工水草，水流與人工水草和人工隔水板相互作用，水體的動(dòng)能和勢(shì)能在摩擦以及水草和水流間能量傳遞的過程中進(jìn)一步消耗。
[0011]在沒有波浪作用時(shí)，簡易漂浮式消波裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，其所受到浮力和重力達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，消波裝置的上平面略高于海平面。當(dāng)波浪傳遞到消波裝置時(shí)，波浪水流通過柵欄板的透空部分，進(jìn)入一級(jí)消能室和輪胎相互作用形成紊流和波浪反射，消耗部分波浪能。進(jìn)一步地，水流攜帶剩余波能進(jìn)入二級(jí)消能室，弧形板強(qiáng)制改變水流中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小，在弧形板的周圍區(qū)域形成方向相反的水流及局部紊流，充分利用波浪的自我消能機(jī)制。最后，在三級(jí)消能室，充分利用柔性材料-人工水草的材料特性，降低三級(jí)消能室的孔隙度，使得人工水草和波浪充分作用，有效利用摩擦力和動(dòng)能及勢(shì)能間能量的傳遞，達(dá)到消能效果。同時(shí)，當(dāng)波浪作用于本發(fā)明時(shí)，矩形箱體在波浪和系纜系統(tǒng)的共同作用下，其頂部平面會(huì)傾斜進(jìn)而形成碎波面，推高波峰高度，導(dǎo)致波浪破碎消耗波浪能。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
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