[发明专利]一种适用于高含沙海域的自动化多功能涵洞式防波堤及其设计方法、冲淤方法

说明书

本发明公开了一种适用于高含沙海域的自动化多功能涵洞式防波堤及其设计方法、冲淤方法，包括防波堤主体、涵洞、涡轮机、高压水管、潮位计、数控阀门。本发明利用潮汐以及泥沙悬浮特性来解决我国部分高含沙淤泥质海域的防波堤内外水循环封闭，水体质量低、泥沙淤积的问题，根据理论推导以及数值试验，发现潮汐在防波堤的涵洞内部会形成一股流量巨大的振荡水流，对港内水体交换起到了重要作用，且涵洞位置对此流量的大小影响较小。本发明具有施工简单、经济环保、适用性广等特点，在防波的同时提高水体质量进而减少了泥沙淤积，此外防波堤构成一个循环系统，更加智能。

技术领域

本发明涉及海港防波堤技术领域，尤其涉及一种适用于高含沙海域的自动化多功能涵洞式防波堤及其设计方法、冲淤方法。

技术背景

泥沙淤积一直是影响海港运营的最主要问题，以中国舟山海域为例，舟山海域水体泥沙含量较高，同时由于舟山码头众多，为了维持港内的波况稳定，修建了大量的重力式防波堤，由此也带来了一系列的问题。由于防波堤的阻隔作用，防波堤内外水体交换被堵塞，仅有口门能够使得内外水体交换，同时由于港内波浪条件较好，内侧水体流速较低，泥沙易沉降，在防波堤内侧更是如此，泥沙大量淤积，但一般船舶的停泊区域就在防波堤内测，由此一旦发生淤积，港内水深条件将满足不了船舶的靠泊要求，进而影响码头的运营。

目前，解决港口淤积问题的方式主要定期疏浚的方式，但是该方式始终是治标不治本，泥沙淤积之后需要清淤，清完之后继续淤积，如此循环往复，如果港口水动力条件不改变的话，清淤就是一个永远存在的问题，无法解决；同时清淤费用花费巨大，少则百万，多则千万甚至上亿，如长江深水航道，每年花费更是用亿来计，用清淤来解决泥沙淤积问题并不经济，同时还有污染环境的副作用。

根据以上问题，可知寻找一种低成本、效果显著且技术上容易实现的解决方案具有极大的意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种适用于高含沙海域的自动化多功能涵洞式防波堤的设计思路，可应用于各类港口，解决防波堤内侧港池容易淤积的问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高含沙海域的自动化多功能涵洞式防波堤，包括防波堤主体、涵洞、涡轮发电机、数控阀门、高压水管和潮位计；

所述的涵洞为贯穿整个防波堤主体的矩形通道，通道高度与设计低水位(低潮累积频率为90％的潮位，简称低潮90％)时的水深比值为0.1-0.2，通道长度与设计低水位时的水深比值为2-4；涵洞在防波堤主体上排布为上下两层，每层包含多个通道，上层涵洞的迎浪侧和下层涵洞的背浪侧为进水口，上层涵洞的背浪侧和下层涵洞的迎浪侧为出水口，每一个涵洞的进、出水口处安装有所述的数控阀门；

所述的涡轮发电机安装于涵洞内靠近进水口的位置，且涵洞进水口与涡轮发电机之间安装有用于冲洗通道内泥沙的高压水管；所述的土工织布设置在防波堤主体堤脚处，防止防波堤底部冲刷；所述的潮位计设置在防波堤主体的迎浪侧，涨潮时仅开启上层涵洞进、出水口处的数控阀门，迎浪侧水体经上层涵洞流入背浪侧，落潮时仅开启下层涵洞进、出水口处的数控阀门，背浪侧水体经下层涵洞流入迎浪侧。

优选的，上层涵洞和下层涵洞的矩形通道之间交错排布。

优选的，上层涵洞的布置高度低于设计低水位，下层涵洞略高于海底。

优选的，涵洞通道的宽度与高度相等。

优选的，上层涵洞内部的高压水管进水口处位于设计低水位附近，下层涵洞内部的高压水管进水口处位于海底附近，所述的高压水管流量可调节。

优选的，数控阀门结构形式为滚动式数控阀门，相较于横拉式施工方便，相较于旋转式更好控制涵洞的开度，因此能更好的保持港内外的泥沙平衡。

本发明的另一目的在于提供了一种基于上述的适用于高含沙海域的自动化多功能涵洞式防波堤的冲淤方法，具体为：