[實用新型]一種兼具消浪和海水淡化功能的水上防護(hù)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821364220.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN209481242U
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳克倫;陳杰;何飛;曾思益;龔尚鵬;彭浩;蔣昌波
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;E02B3/06;C02F103/08
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本實用新型公開了一種兼具消浪和海水淡化功能的水上防護(hù)裝置，包括：上、下空氣室、下浮體、渦輪機、植物模型、真空泵、過濾管及單向進(jìn)、排氣閥。海水經(jīng)過裝置時,植物模型分別在流向和垂向上通過紊動耗散消減波能，起到消浪護(hù)岸作用。植物模型的根莖葉結(jié)構(gòu)不僅可產(chǎn)生內(nèi)冠層流促進(jìn)水體營養(yǎng)物的擴(kuò)散，還可增強近岸水體的交換，保證近海岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，該裝置充分利用豐富的海洋波浪資源，當(dāng)波浪傳播至裝置時,利用波面浮動使裝置內(nèi)氣壓變化,以波能代替電能為真空泵提供動力,從而達(dá)到海水淡化目的。本實用新型將生態(tài)護(hù)岸工程和海水淡化技術(shù)相結(jié)合，在解決淡水資源缺乏問題同時兼顧近岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海岸工程領(lǐng)域，尤其涉及一種兼具消浪和海水淡化功能的水上防護(hù)裝置。

背景技術(shù)

隨著全球人口的迅速增加和水資源環(huán)境的日趨惡化，全球?qū)⒚媾R淡水資源緊缺的局面。據(jù)報道，全球淡水需求量持續(xù)增長，到2050年將增長兩倍，淡水供應(yīng)問題迫在眉睫。目前，世界各國通過修建大型水庫和跨流域調(diào)水等工程，雖初步緩解了淡水資源緊缺的現(xiàn)狀，但這些措施并未增加淡水資源的總量，無法從根本上解決淡水資源供應(yīng)問題。相比匱乏的淡水資源，全球海水儲量巨大。在我國，海岸線狹長，海水資源十分豐富，若能將海水轉(zhuǎn)化為可供人類使用的淡水，可顯著緩解淡水資源緊張形勢。

通常，將海水轉(zhuǎn)化為淡水可由海水淡化技術(shù)實現(xiàn)，而反滲透海水淡化法是目前應(yīng)用廣泛且高效的一種海水淡化途徑。其工作原理是，在水壓力作用下，通過半透膜的選擇透過特性將海水中的其他成分(如NaCl)與水分子進(jìn)行分離，從而實現(xiàn)海水淡化。但傳統(tǒng)的反滲透海水淡化裝置需依靠電力驅(qū)動高壓泵工作，其運行成本較高，尤其是在離岸海島，操作難度更大，裝置實用性差。若能采取一定措施降低反滲透海水淡化法對電能的依賴，則可以有效提升海水淡化裝置的經(jīng)濟(jì)價值和推廣性。

海洋波浪沖刷所造成的岸線侵蝕是海岸工程領(lǐng)域待解決的問題。傳統(tǒng)消浪裝置僅關(guān)注對波浪的消減，并未有效利用波能。專利號為CN201621176296.3的專利于2017年05月31 日公開了一種半潛式消浪裝置，這種消包括若干個相互連接的模型單元，所述模型單元包括空心管，在空心管的上下兩端填有圓柱形泡沫柱，空心管均潛至水面以下。此專利提及的半潛式消浪裝置不足之處是，半潛式的消浪結(jié)構(gòu)并不能消減靜水面以上波能，其消浪單元沿水深方向密集分布，影響上層水體交換。

大量研究表明，近岸植物可有效消減波能。相比傳統(tǒng)消浪結(jié)構(gòu)，類似于紅樹林類的水生植物的根、莖、葉所形成的消浪結(jié)構(gòu)，其不僅在流向上產(chǎn)生波能耗散，垂向上同樣形成波能耗散，消浪效果顯著增強。更為重要的是，這種消浪結(jié)構(gòu)在莖分布區(qū)域的生物量較少，有利于水體交換。同時，其在根莖和莖葉的分界層處所產(chǎn)生的內(nèi)冠層流將產(chǎn)生強烈的紊動耗散效應(yīng)，形成紊動摻混，可極大增強近岸水體營養(yǎng)物的擴(kuò)散，促進(jìn)底棲生物和魚類的生長。

因此，如何設(shè)計出一種消浪護(hù)岸結(jié)構(gòu)，充分利用近岸植物獨特的消浪結(jié)構(gòu)，在減少波浪沖刷造成的岸線侵蝕時，確保近岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時考慮轉(zhuǎn)變消浪浪模式，充分利用我國沿海豐富的波浪資源，借助波能為海水淡化提供能源，從而實現(xiàn)護(hù)岸工程和海水淡化業(yè)融合互補，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，提出一種兼具消浪和海水淡化功能的水上防護(hù)裝置，借助植物消浪結(jié)構(gòu)，將波能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一方面可實現(xiàn)消浪護(hù)岸，另一方面可為海水淡化提供能源，保證近海岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有多目標(biāo)開發(fā)、一功多用的工程實用價值。