一种弧形涵洞式防波堤及其工作方法

本发明涉及海港防波提，具体涉及一种弧形涵洞式防波堤及其工作方法。

背景技术：

1、中国东海潮差大，含沙量高，为维护该区域港口码头的正常运行，采用重力式防波堤修建了大量的环抱式港池。虽然环保式港池很好的解决了波浪的问题，但同样他也带来了一系列的问题，如：

2、1、泥沙淤积：由于海域水体含沙量高，同时由于防波堤的阻隔作用，防波堤内外水体交换受限，水动力条件较弱，泥沙易沉降，港口很容易发生泥沙淤积。这会导致港口水深减少，可能无法满足船舶的靠泊要求，进而影响码头的正常运营。

3、2、疏浚成本：为了解决泥沙淤积问题，港口通常需要定期进行疏浚。然而，如前文所述，疏浚成本非常高昂，而且只是治标不治本的办法。长期的疏浚工作不仅经济成本高，还可能对环境造成破坏。

4、3、航道稳定性问题：高含沙水域通常伴随着更强的水流动力和更复杂的泥沙运动。这可能会对港口的航道稳定性造成影响，增加航行风险，需要更频繁的维护。

5、4、生态环境问题：大量的泥沙淤积可能会影响港口及其附近海域的生态环境。例如，泥沙可能会覆盖海底生物栖息地，影响生物多样性。此外，疏浚过程也可能会对水质产生负面影响。

6、综上所述，高含沙海域的港口面临着一系列的工程、经济和环境问题。解决这些问题需要综合考虑多个因素，包括水文地质条件、港口运营效率、环保要求等，并在此基础上采取综合性的措施，以实现港口的可持续运营和发展。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种弧形涵洞式防波堤及其工作方法，利用水体中泥沙分布的上稀下浓规律，通过设置倾斜的弧形涵洞，在涨潮或波浪作用下引导外海的低含沙浓度水体进入港区，而在落潮或波浪作用下，将港区的高含沙浓度水体排出至外海，实现了在防止波浪侵蚀的同时，还能改善水体质量，减少泥沙淤积的效果。

2、鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

3、一种弧形涵洞式防波堤，包括设置在水底的基床，以及设置在所述基床顶部的防堤坡主体，在所述防堤坡主体内部倾斜设置有连通外海和港区的弧形涵洞，所述弧形涵洞外海入口高于港区入口，所述外海入口的最高点低于设计低潮位h1，所述防堤坡主体的顶部高于极端高潮位h2，在所述弧形涵洞内靠近所述外海入口处设置有下凹部，靠近所述下凹部处设置有高压水枪a，靠近所述港区入口处设置有高压水枪b，在所述防堤坡主体内部集成设置有owc发电装置和蓄电箱，所述owc发电装置的动力输入端通过通道与所述弧形涵洞连通，所述owc发电装置的电源输出端与所述蓄电箱的电源输入端电连接。

4、为了更好的实现本发明技术方案，还采用了如下技术措施。

5、进一步的，所述外海入口的最高点处于设计低潮位h1之下0.5m。

6、进一步的，所述港区入口的最低点高于所述基床之上0.5m，所述弧形涵洞靠近所述港区入口的中轴线的高度h3与设计低潮位h1之间的比值为0.8。

7、进一步的，所述弧形涵洞的高度m2与平均海平面高度之间的比值为0.2。

8、进一步的，所述弧形涵洞的宽度m1为1m。

9、进一步的，在不影响所述防堤坡主体结构稳定的前提下，所述弧形涵洞布置尽量密集。

10、进一步的，在所述基床靠近港区的一侧设置有防冲设施。

11、进一步的，所述防堤坡主体顶部靠近外海的一侧设置有胸墙。

12、一种弧形涵洞式防波堤的工作方法，包括以下步骤：

13、在涨潮或波浪作用下，外海高含沙浓度水体通过所述外海入口进入所述弧形涵洞内部，在这一过程中所述高压水枪a启动对涌入的水体进行冲刷将其中部分泥沙冲出，部分泥沙在重力的作用下沉积在所述下凹部内，剩余低含沙浓度海水通过所述港区入口进入港区；

14、在落潮或波浪作用下，港区的高含沙浓度水体通过所述港区入口进入所述弧形涵洞并通过外海入口排出至外海，在这一过程中，开启所述高压水枪b对弧形涵洞内部进行冲刷，将所述下凹部淤积的泥沙从所述外海入口排出到外海；

15、在上述过程中，通过通道与所述弧形涵洞连通的owc发电装置在波浪的作用下发电，并通过蓄电箱进储存。

16、相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：

17、1、可以实现外海和港区的水体交换和流动，有助于改善水质，同时还可减少泥沙淤积，对于维护海洋生态环境具有积极作用。

18、2、集成的owc发电装置可利用水体通过弧形涵洞产生的波浪发电，为防波堤的运行提供电力，同时实现能源的可持续利用。

19、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种弧形涵洞式防波堤，包括设置在水底的基床(1)，以及设置在所述基床(1)顶部的防堤坡主体(2)，其特征在于，在所述防堤坡主体(2)内部倾斜设置有连通外海和港区的弧形涵洞(3)，所述弧形涵洞(3)外海入口(33)高于港区入口(34)，所述外海入口(33)的最高点低于设计低潮位h1，所述防堤坡主体(2)的顶部高于极端高潮位h2，在所述弧形涵洞(3)内靠近所述外海入口(33)处设置有下凹部(31)，靠近所述下凹部(31)处设置有高压水枪a(4a)，靠近所述港区入口(34)处设置有高压水枪b(4b)，在所述防堤坡主体(2)内部集成设置有owc发电装置(6)和蓄电箱(9)，所述owc发电装置(6)的动力输入端通过通道(5)与所述弧形涵洞(3)连通，所述owc发电装置(6)的电源输出端与所述蓄电箱(9)的电源输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：所述外海入口(33)的最高点处于设计低潮位h1之下0.5m。

3.根据权利要求1所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：所述港区入口(34)的最低点高于所述基床(1)之上0.5m，所述弧形涵洞(3)靠近所述港区入口(34)的中轴线(35)的高度h3与设计低潮位h1之间的比值为0.8。

4.根据权利要求1所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：所述弧形涵洞(3)的高度m2与平均海平面高度之间的比值为0.2。

5.根据权利要求1所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：所述弧形涵洞(3)的宽度m1为1m。

6.根据权利要求1所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：在不影响所述防堤坡主体(2)结构稳定的前提下，所述弧形涵洞(3)布置尽量密集。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：在所述基床(1)靠近港区的一侧设置有防冲设施(8)。

8.根据权利要求7所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：所述防堤坡主体(2)顶部靠近外海的一侧设置有胸墙(7)。

9.一种弧形涵洞式防波堤的工作方法，应用如权利要求7所述的一种弧形涵洞式防波堤，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种弧形涵洞式防波堤及其工作方法，涉及海港防波提技术领域，包括基床和防堤坡主体，在防堤坡主体内部设置有多个弧形涵洞，在弧形涵洞内靠近外海入口处设置有下凹部，靠近下凹部处设置有高压水枪a，靠近港区入口处设置有高压水枪b，在防堤坡主体内部集成设置有OWC发电装置和蓄电箱，OWC发电装置的动力输入端通过通道与弧形涵洞连通，OWC发电装置的电源输出端与蓄电箱的电源输入端电连接，实现了在防止波浪侵蚀的同时，还能改善水体质量，减少泥沙淤积的效果，同时还可以利用波浪能进行发电，为防波堤的运行提供电力，实现能源的可持续利用。

技术研发人员：吕超凡,姚仕明,赵西增,栾华龙,渠庚,李梦雨,雷文韬,楚栋栋
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17