[发明专利]一种模拟海浪侵蚀条件下码头生态岸坡稳定性的实验装置及其方法

说明书

本发明公开了一种模拟海浪侵蚀条件下码头生态岸坡稳定性的实验装置及其方法，实验装置包括码头岸坡模拟系统、造波系统、水位控制系统、海床模拟系统、总体控制系统；码头岸坡模拟系统通过人造植被、护面块体模型、引桥模型、墩模型的组合达到模拟真实墩式码头生态岸坡的目的，造波系统通过推板平移制造水波，水位控制系统通过阀门控制装置内水位高低，海床模拟系统通过地质沉积信息还原研究区域海床情况，总体控制系统调整岸坡角度和波况，各系统协同工作可以模拟海浪作用下码头生态岸坡受侵蚀的情况。

技术领域

本发明属于海洋工程地质技术领域，尤其涉及一种模拟海浪侵蚀条件下码头生态岸坡稳定性的实验装置及其方法。

背景技术

生态岸坡是针对传统砌石、水泥、混凝土岸坡对水体与陆地生态环境破坏较大的缺点，设计研发的一种新型护岸技术。生态岸坡在保证固坡安全性的前提下，兼顾工程的环境效应和生态效应，实现可持续发展。

目前，有关码头生态岸坡稳定性的研究主要局限于软件建模和实际现场观测两种手段，但现有建模偏于理论，无法模拟复杂真实海况且不够直观，实际现场观测耗时长且成本较高，不能满足工程设计的需求。为了能够更好模拟真实海浪条件，提升稳定性研究的效率和降低成本，急需一种模拟海浪侵蚀的码头生态岸坡稳定性实验装置，研究海浪侵蚀破坏造成的生态岸坡稳定性问题，揭示生态岸坡的结构弱点，达到提升工程安全性的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服技术的不足，提供一种模拟海浪侵蚀条件下码头生态岸坡稳定性的实验装置及其方法，适用于分析海浪作用下码头生态岸坡受侵蚀的情况。

本申请实施例公开了一种模拟海浪侵蚀条件下码头生态岸坡稳定性的实验装置，其包括码头岸坡模拟系统、造波系统、水位控制系统、海床模拟系统、总体控制系统：

所述岸坡模拟系统包括无盖透明水槽、可旋转背板、旋转轴、护面块体模型、人造植被、第一液压杆、坡顶平台模型、引桥模型、墩模型、细缆绳，所述旋转轴穿过所述可旋转背板下部，将所述可旋转背板固定于所述无盖透明水槽底部；所述第一液压杆前部非固定抵靠在所述可旋转背板的背面，后部连接所述无盖透明水槽侧壁，可调节所述可旋转背板与所述无盖透明水槽底面的夹角大小；所述护面块体模型通过规则排列方式堆积在所述可旋转背板的正面上，表面覆盖有所述人造植被；所述坡顶平台模型水平放置于所述护面块体模型的顶端上，坡顶平台模型至少一部分为铁材质，可通过磁铁磁吸在所述无盖透明水槽侧壁上，所述引桥模型的一端与所述坡顶平台模型铰接；所述墩模型铰接于所述引桥模型的另一端上并通过细缆绳锚定于所述海床模拟材料中。

所述造波系统包括推板、第二液压杆，所述第二液压杆控制所述推板做往复平移运动，产生水波；所述第一液压杆和第二液压杆分别设置在无盖透明水槽相对的两个侧壁上；所述可旋转背板和推板分别位于无盖透明水槽内部的两侧，两者正对设置；

所述水位控制系统包括水箱、废水箱、进水管、出水管、进水阀门、出水阀门，所述水箱与所述无盖透明水槽通过所述进水管连接，所述进水管上装有所述进水阀门用于控制海水进入所述无盖透明水槽；所述废水箱与所述无盖透明水槽通过所述出水管连接，所述出水管上装有所述出水阀门用于控制海水流出所述无盖透明水槽；

所述海床模拟系统包括海床模拟材料，所述海床模拟材料铺设在所述无盖透明水槽底面上，铺设厚度与所研究海区海底地形相匹配；

所述总体控制系统包括计算机控制系统，所述第一液压杆和第二液压杆分别通过电线与所述计算机控制系统相连，计算机控制系统可分别对所述可旋转背板和所述推板的运动进行独立控制。

优选的，所述无盖透明水槽由有机玻璃制成，为长方体；无盖透明水槽的侧面绘有水平刻度线，用以检查水位高度。

优选的，所述护面块体模型为扭王字块或扭工字块，使用水泥或混凝土制成，各块体尺寸一致。

优选的，所述水箱中存贮有海水模拟溶液，用以模拟真实波浪特征。