[发明专利]一种阶梯式跌水消能的红树林生态防波堤及其工作方法

说明书

本发明提供一种阶梯式跌水消能的红树林生态防波堤，包括沿海岸线布置的防波堤阻浪结构以及位于防波堤阻浪结构上的红树林消浪结构，所述防波堤阻浪结构包括防波堤，所述防波堤由外而内依次设置有护脚、护面、反滤层、黏性填土料层、抛块石填土料层以及堤心石层。本发明设计合理，构造简单，既可防御波浪入侵、维持港内水域稳定；又能衰减越浪、实现波能自消；同时发展海岸景观、保护近岸生态环境，保障沿海区域人民财产安全。

技术领域

本发明涉及一种阶梯式跌水消能的红树林生态防波堤及其工作方法。

背景技术

海岸侵蚀致使沿海土地流失、海岸建筑物破坏、海岸洪涝机率增大、岸滩生物多样性和生态平衡被破坏、海滩生态环境恶化，给人民生命财产安全、国民经济增长、生态环境造成巨大损失与危害。防波堤结构是港口和海岸工程中常见的水工建筑物,具有阻断波浪冲击力、防御波浪入侵冲蚀岸线、改善水域保滩促淤等作用。

当下，传统斜面式防波堤建筑耗材大，且暴露于海面以上,沿海景观受到破坏；传统的防波堤结构遇台风浪等极端海况时防浪效果不理想，自身稳定性易受到威胁，不能满足海岸防护需求。此外，由于海面风浪的不确定性，面对极端海况防波堤虽有一定的防风浪性能，但防波堤斜面也为波浪爬升提供路径，致使在结构物上海浪爬升效应明显,增加越浪危险，对防波堤及后方海堤承载力、稳定性造成严重威胁。

红树林被公认为“天然海岸卫士”，是以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落，同时也是底栖生物和鸟类的重要生存场所。在风暴潮等极端海洋灾害来临时，水面上的枝叶和水下根系均可以阻挡波浪，枝叶或根系间空隙亦可增强湍流，进一步消耗波浪能量，减少灾害对沿海城市造成的损失。但红树植物须在淤泥环境中种植，无法在水深偏高的海域生长，同时在高潮水位淹没条件下，传统红树林消波性能差，易被冲刷带走。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种阶梯式跌水消能的红树林生态防波堤及其工作方法，解决传统红树林在海水盐度过高存活率低，遭遇高潮水位淹没时消波性能差、易被冲刷带走，传统的防波堤结构遭遇极端海况时防浪效果差的问题。

本发明的具体实施方案是这样构成的，它包括沿海岸线布置的防波堤阻浪结构以及位于防波堤阻浪结构上的红树林消浪结构，所述防波堤阻浪结构包括防波堤，所述防波堤由外而内依次设置有护脚、护面、反滤层、黏性填土料层、抛块石填土料层以及堤心石层。

进一步的，所述红树林消浪结构由多棵红树林组成，所述防波堤呈阶梯式结构，所述防波堤包括位于两侧的防波堤堤坎和位于顶部的防波堤堤顶，所述红树林分别位于防波堤堤坎内部和防波堤堤顶位置，红树林沿防波堤堤坎内部成排布置，红树林沿防波堤堤顶位置多排分布。

进一步的，所述防波堤堤坎的坎尖为外凸圆弧形。

进一步的，所述防波堤堤坎内底面铺设有反渗透膜层材料层，所述反渗透膜层材料层上方设有双层超细玻璃棉层。

进一步的，所述防波堤堤顶建设在位于防波堤堤坎内部的红树林树干与红树林树冠的衔接高度位置，用以更好利用红树林的树根、树冠进行波浪消能。

进一步的，位于防波堤堤顶处的红树林对称设置或是交错设置。

进一步的，一种阶梯式跌水消能的红树林生态防波堤的工作方法，包括步骤如下：（1）当低潮位的波浪冲刷防波堤时，顺着防波堤的护面爬上防波堤堤坎的坎尖，然后随着惯性继续爬升，爬至防波堤堤坎上方后惯性结束，波浪水体悬空并与防波堤堤坎底部形成高度落差，波浪水体开始下跌并将沿斜面的冲击力转为水平冲击力和垂直冲击力实现初级消能，水平水流冲击力冲撞红树林树根实现二级消能，垂直水流冲击力冲击防波堤梯坎底部时碰撞到双层超细玻璃棉实现三级消能，降低海浪能量的同时减少了对红树林的破坏；（2）当高潮位的波浪水体冲刷防波堤时，波浪水体沿防波堤的护面进行阶梯跌水消能后，波浪水体与防波堤堤坎内红树林树冠相互作用实现初级消能，后波浪与堤顶的红树林树根相互作用实现次级消波消能。