一种潜堤

1.本发明属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种潜堤。


背景技术：

2.潜堤是一种常用的海洋护岸工程建筑物，其堤顶位于静止水面下，主要起保护海岸线、保滩促淤、消浪导流等作用。潜堤的修建，使得离岸洋流挟带泥沙能力降低，不但使得岸线免于强浪冲刷，而且也造成了一定的泥沙沉积，保护了岸滩；同时对携带泥沙的向岸洋流起到拦截作用，这对于防止泥沙淤积起到了很重要的作用。
3.近些年来，在海岸防护工程和海港工程中，潜堤得到了广泛应用。已有许多学者相继提出多种截面形状的潜堤单体，包括矩形、半圆形、梯形等。其中，以矩形潜堤较为常见。然而上述潜堤的迎浪面要么波浪反射不够强，要么容易越浪，消波效果均不够理想。且当潜堤直接安放在松散沉积物的海底时，会面临地基土体的淘刷侵蚀而发生沉陷的问题。因此，如何设计一种潜堤结构，充分利用潜堤迎浪面的消浪性能，并且能够保持稳定不发生倾倒，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

4.为了解决以上技术问题，本发明提供了一种潜堤。
5.根据本发明提供的一种潜堤，包括迎浪部分、背浪部分、顶部部分和底座，所述迎浪部分、所述背浪部分和所述和底座组成部分沿波浪入射方向的截面呈三角形形状，所述顶部部分为三角形结构顶角部位沿高方向向上延伸部分。
6.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分、所述背浪部分均为弧面结构，所述迎浪部分、所述背浪部分和所述顶部部分组成部分沿波浪入射方向的截面形状呈“人”字型。
7.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分、所述背浪部分弧面的弧度范围为0～0.5π。
8.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分与所述背浪部分相对于所述顶部部分对称分布。
9.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分和所述背浪部分上分别至少开设有一个过水通道。
10.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分和所述背浪部分的所述过水通道错位开设。
11.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分、所述背浪部分为空心板或实心板。
12.在本技术的一些实施例中，所述底座的高度为20cm～40cm。
13.在本技术的一些实施例中，两个所述潜堤单体沿所述迎浪部分和所述底座交线方向依次排列形成潜堤组合体，所述潜堤组合体中两个所述潜堤单体之间固定安装有框架滑槽。
14.在本技术的一些实施例中，潜堤还包括抗倾防沉陷稳定桩，所述抗倾防沉陷稳定
桩包括水力插板桩和防沉陷托板，所述水力插板桩上半部分可以安装在所述框架滑槽内，所述防沉陷托板垂直固定安装在所述水力插板桩中部，所述底座可以放置在所述防沉陷托板上。
15.在本技术的一些实施例中，所述水力插板桩为框架结构。
16.在本技术的一些实施例中，潜堤还包括组合框架，所述组合框架为四方体框架结构，四方体框架的底面安装有挡板，所述组合框架的两个竖边设有组合母扣、另外两个竖边设有组合子扣，所述组合母扣和所述组合子扣可以组合连接。
17.相较于现有技术，本发明的有益效果为：
18.1、具有较好的消浪效果，能够有效的消除波浪动能；
19.2、潜堤重量相对较轻，运输方便、安装方便；
20.3、迎浪部分的弧度、底座的高度等可以根据现场条件下的波况需求进行调整制作，应用面广；
21.4、框架滑槽连接桩基两边的潜堤单体，可以沿桩基下滑落于指定位置，有效的防止了潜堤发生滑移；
22.5、水力插板桩的作用主要是防止人工鱼礁潜堤的倾斜，而防沉陷托板的主要作用是防止人工鱼礁潜堤发生沉陷问题，此外水力插板桩的使用还能够起到很好的促淤防侵的作用，能够有效的防止桩基周边发生冲刷；
23.6、利用组合框架可以将单个潜堤单体或潜堤组合体组装成更大的整体，是的整个潜堤的稳定性大大提高。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。
26.图1为本发明实施例提供的一种潜堤单体结构图；
27.图2为本发明实施例提供的另一种潜堤单体结构图；
28.图3为本发明实施例提供的一种潜堤在波浪作用下水体自由表面高程随时间变化曲线图；
29.图4为在波浪作用下矩形潜堤与人字型潜堤消浪效果对比图；
30.图5为波浪经过人字型潜堤后沿滩型爬升过程的速度场结构图；
31.图6为本发明实施例提供的一种抗倾防沉陷稳定桩结构图；
32.图7为本发明实施例提供的一种潜堤组装示意图。
33.附图标号说明：1-迎浪部分；2-背浪部分；3-顶部部分；4-底座；5-潜堤组合体；6-框架滑槽；7-抗倾防沉陷稳定桩；71-水力插板桩；72-防沉陷托板；8-组合框架；81-组合母扣；82-组合子扣；9-过水通道。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.图1为本发明实施例提供的一种潜堤单体结构图，图2为本发明实施例提供的另一种潜堤单体结构图，图3为本发明实施例提供的一种潜堤在波浪作用下水体自由表面高程随时间变化曲线图，图4为在波浪作用下矩形潜堤与人字型潜堤消浪效果对比图，图5为波浪经过人字型潜堤后沿滩型爬升过程的速度场结构图，图6为本发明实施例提供的一种抗倾防沉陷稳定桩结构图，图7为本发明实施例提供的一种潜堤组装示意图。下面结合图1～图7对本发明实施例提供的潜堤进行详细的说明。
36.如图1和图2所示，潜堤主要包括迎浪部分1、背浪部分2、顶部部分3和底座4。
37.具体的，如图1所示，迎浪部分1、背浪部分2和和底座4组成部分沿波浪入射方向的截面呈三角形形状，顶部部分3为三角形结构顶角部位沿高方向向上延伸部分。底座4截面形状为矩形。
38.在本发明的一些实施例中，迎浪部分1、背浪部分2均为弧面结构，迎浪部分1、背浪部分2和顶部部分3组成部分沿波浪入射方向的截面形状呈“人”字型。进一步地，迎浪部分1、背浪部分2弧面的弧度范围可以为0～0.5π。在实际应用中，迎浪部分1和背浪部分2的弧度可根据当地的波浪条件进行调整。
39.迎浪部分1、背浪部分2、顶部部分3和底座4连为一体，并且迎浪部分1、背浪部分2和顶部部分3形成人字型潜堤，波浪经过潜堤时，由于潜堤结构、反射作用、底部摩擦作用等影响，波浪的运动形态、波高以及传播速度等发生改变。
40.波浪传播至潜堤前一定距离时，由于前行的波浪受到潜堤阻碍，在堤前迎浪部分处形成反射波，和后行的波浪之间相互影响，使得波高发生变化。当波浪传播至潜堤水域，波浪变化受水深影响明显，波能在垂向上的分布随之发生改变。在堤后背浪部分水域，水深由浅变深，波高随之变化。同时，在波浪经过潜堤的整个过程中，底部摩擦始终起着能量消耗的作用。
41.如图4所示，从流体模拟计算结果可知，相比于传统的实体矩形潜堤而言，人字型潜堤具有较好的消浪效果，迎浪部分反射波浪的功能更有效。
42.在本发明的一些实施例中，迎浪部分1与背浪部分2相对于顶部部分3对称分布。对称布置的主要作用在于，对称布置时对于整个潜堤结构而言，迎浪部分1与背浪部分2位置和受力相对平衡，长期承受波浪作用，潜堤使用寿命更长。
43.在本技术的一些实施例中，所述迎浪部分1和所述背浪部分2上分别至少开设有一个过水通道9。过水通道9是穿透迎浪部分1和所述背浪部分2斜面开设的，波浪通过过水通道9可以从潜堤外侧面进入到迎浪部分1和所述背浪部分2之间的空间，这样便于水体交换，以利于生态环境，并且可以在减弱波浪的同时还能减小对潜堤的冲击，确保潜堤在较大波浪时也能足够的稳定。另外，部分波浪进入到潜堤内部被激起的浪花高度会相对降低，也有利于海面平静，方便海上活动。进一步的，所述迎浪部分1和所述背浪部分2的所述过水通道
9错位开设。错位开设的过水通道9可以使波浪在潜堤内部不产生激烈的对流，有利于潜堤的稳定。
44.在本发明的一些实施例中，迎浪部分1、背浪部分2为空心板或实心板。迎浪部分1、背浪部分2可以为空心结构，当的板迎浪部分1、背浪部分2为空心结构时，整个潜堤的重量较小，方便搬运；迎浪部分1、背浪部分2可以为实心结构，当的板迎浪部分1、背浪部分2为实心结构时，整个潜堤的重量较大，有利于潜堤的稳定性。因此，根据实际需求选择潜堤迎浪部分1和背浪部分2是空心或者实心结构。另外，也可以通过调节潜堤底座4结构尺寸，以保证整个潜堤具有合适的重量。
45.在本发明的一些实施例中，底座4的高度可以为20cm-40cm。底座具有足够高度有利于保证在富含沉积物的海岸环境中，潜堤的上部结构不被沉积物覆盖。
46.需要说明的是，实际使用中，可根据当地波浪条件与消波需求调整潜堤整体的尺寸，使得当地的平均有效波高小于潜堤顶水深，保证潜堤能起到更好的消浪效果。另外，本专利潜堤可以按照海岸线形状设置多个，每个潜堤的大小形状保持一致，一方面，便于两个或多个潜堤连接；另一方面，方便标准化生产，降低生产成本。
47.本使用新型的具体消波原理如下：
48.当波浪传播至潜堤前一定距离时，前行的波浪受到潜堤阻碍，在堤前迎浪部分处形成反射波，和后行的波浪之间相互作用，使得波能发生损耗；在波浪经过潜堤的整个过程中，波浪与潜堤表面的摩擦消耗了波能。
49.如图3、图4所示，通过流体模拟计算结果可知，波浪经潜堤的迎浪面产生反射进而影响到了堤前的波形，使得波高有所减小；迎浪部分为弧形的人字型潜堤具有较好的消波效果。
50.如图5所示，波浪到达人字型潜堤时，由于受到潜堤的影响，同时水深也发生了减小，此时流速明显变小；随后波浪开始越过潜堤沿沙质海床爬升。在爬坡过程中，流体的动能转化为重力势能，造成其速度不断减小，最后最早到达堤前的部分水体在沙滩上破碎。随后水体受到重力作用，在迎水面往反方向流动，而此时下一个波开始靠近海堤，反方向的水体最终和下一个波带来的流体相遇后发生相撞、混掺，并发生翻卷，但由于来流的能量相对未能越浪回落的水体能量更大，所以两股水体相互作用之后，最终还是会形成一股向波浪方向的水体。这个过程消耗了部分能量，形成的新的波浪会继续往海堤方向前进并重复之前的过程。
51.为了方便潜堤的放置和位置的固定，在本发明的一些实施例中，如图6和图7所示，两个潜堤单体沿迎浪部分1和底座4交线方向依次排列形成潜堤组合体5，潜堤组合体中两个潜堤单体之间固定安装有框架滑槽6。框架滑槽6连接桩基两边的潜堤单体，可以沿桩基下滑，落于指定位置，防止潜堤发生滑移。进一步地，如图6所示，潜堤还包括抗倾防沉陷稳定桩7，抗倾防沉陷稳定桩7包括水力插板桩71和防沉陷托板72，其中，为了减少潜堤的自重，水力插板桩71可以为框架结构。水力插板桩71上半部分可以安装在框架滑槽6内，防沉陷托板72垂直固定安装在水力插板桩71上，底座4可以放置在防沉陷托板72上。在安装使用时，需要首先将抗倾防沉陷稳定桩7打桩入海底，然后将潜堤组合体5的框架滑槽6对接水力插板桩71的上半部分安装，即将水力插板桩71的上半部分插装到框架滑槽6内，使得潜堤组合体5坐落在防沉陷托板72上，通过抗倾防沉陷稳定桩7可以增加潜堤的稳定性，另外以上
安装方法也可以精准的安装潜堤，防止在海水冲击下潜堤安装位置偏移。需要说明的是，水力插板桩71的上半部分是指水力插板桩71在防沉陷托板72以上的部分。水力插板桩71的作用主要是防止人工鱼礁潜堤的倾斜，而防沉陷托板72的主要作用是防止人工鱼礁潜堤发生沉陷问题。此外水力插板桩71的使用还能够起到很好的促淤防侵的作用，能够有效的防止桩基周边发生冲刷。
52.在实际使用时，如果单个潜堤单体依次排列或者和潜堤组合体依次排列，都难以保证潜堤不会被海浪冲击偏离原始位置。如果是通过增加潜堤重量来增加稳定性又会带来运输安装不方便的问题。为了解决以上技术问题，在本发明的一些实施例中，如图7所示，潜堤还包括组合框架8，组合框架8为四方体框架结构，四方体框架的底面安装有挡板，其他面为空心框架结构。组合框架8的两个竖边设有组合母扣81、另外两个竖边设有组合子扣82，其中可以是相邻两个竖边设有组合母扣81、另外两个相邻竖边设有组合子扣82；也可以是对角两个竖边设有组合母扣81、另外两个对角竖边设有组合子扣82。组合母扣81和组合子扣82可以组合连接。当组合框架8与潜堤单体安装使用时，首先将组合框架8放置到预设位置，然后将潜堤放置到组合框架8包围形成的空间内，然后相邻的两个潜堤单体放置的两个组合框架8通过组合母扣81和组合子扣82组合连接，这样可以使得多个潜堤单体形成一个稳定的整体，增加了潜堤整体的稳定性。当组合框架8与潜堤组合体5安装使用时，首先将抗倾防沉陷稳定桩7固定，然后将组合框架8安装有挡板的一面放置在防沉陷托板72上，水力插板桩71两侧的防沉陷托板72上分别放置一个组合框架8，两个组合框架8在放置时中间留出可以放置一定框架滑槽6的空间，之后将潜堤组合体5组合框架8包围形成的空间内，并且使得水力插板桩71的上半部分插入到框架滑槽6内，组合框架8远离水力插板桩71的一侧与相邻的组合框架8通过组合母扣81和组合子扣82组合连接。通过以上的连接和安装方式可以使得多个潜堤组合体5形成一个稳定的整体，增加了潜堤整体的稳定性。另外，在潜堤单体和潜堤组合体5混合交替安装时，组合框架8与潜堤单体和潜堤组合体5的安装方式是以上两种情况安装方法的组合。
53.由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
54.需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过顶部媒介间接连接，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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发明和简化描述，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发明的限制。另外，本文使用的术语“和\或”包括一个或多个相关
的所列项目的任一的和所有的组合。
55.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其他实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
56.以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。