[發明專利]一種模擬海浪侵蝕條件下碼頭生態岸坡穩定性的實驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 202111314438.3
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN113846599B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 化天然;葉觀瓊;姚炎明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種模擬海浪侵蝕條件下碼頭生態岸坡穩定性的實驗裝置及其方法，實驗裝置包括碼頭岸坡模擬系統、造波系統、水位控制系統、海床模擬系統、總體控制系統；碼頭岸坡模擬系統通過人造植被、護面塊體模型、引橋模型、墩模型的組合達到模擬真實墩式碼頭生態岸坡的目的，造波系統通過推板平移制造水波，水位控制系統通過閥門控制裝置內水位高低，海床模擬系統通過地質沉積信息還原研究區域海床情況，總體控制系統調整岸坡角度和波況，各系統協同工作可以模擬海浪作用下碼頭生態岸坡受侵蝕的情況。

技術領域

本發明屬于海洋工程地質技術領域，尤其涉及一種模擬海浪侵蝕條件下碼頭生態岸坡穩定性的實驗裝置及其方法。

背景技術

生態岸坡是針對傳統砌石、水泥、混凝土岸坡對水體與陸地生態環境破壞較大的缺點，設計研發的一種新型護岸技術。生態岸坡在保證固坡安全性的前提下，兼顧工程的環境效應和生態效應，實現可持續發展。

目前，有關碼頭生態岸坡穩定性的研究主要局限于軟件建模和實際現場觀測兩種手段，但現有建模偏于理論，無法模擬復雜真實海況且不夠直觀，實際現場觀測耗時長且成本較高，不能滿足工程設計的需求。為了能夠更好模擬真實海浪條件，提升穩定性研究的效率和降低成本，急需一種模擬海浪侵蝕的碼頭生態岸坡穩定性實驗裝置，研究海浪侵蝕破壞造成的生態岸坡穩定性問題，揭示生態岸坡的結構弱點，達到提升工程安全性的目的。

發明內容

本發明的目的在于克服技術的不足，提供一種模擬海浪侵蝕條件下碼頭生態岸坡穩定性的實驗裝置及其方法，適用于分析海浪作用下碼頭生態岸坡受侵蝕的情況。

本申請實施例公開了一種模擬海浪侵蝕條件下碼頭生態岸坡穩定性的實驗裝置，其包括碼頭岸坡模擬系統、造波系統、水位控制系統、海床模擬系統、總體控制系統：

所述岸坡模擬系統包括無蓋透明水槽、可旋轉背板、旋轉軸、護面塊體模型、人造植被、第一液壓桿、坡頂平臺模型、引橋模型、墩模型、細纜繩，所述旋轉軸穿過所述可旋轉背板下部，將所述可旋轉背板固定于所述無蓋透明水槽底部；所述第一液壓桿前部非固定抵靠在所述可旋轉背板的背面，后部連接所述無蓋透明水槽側壁，可調節所述可旋轉背板與所述無蓋透明水槽底面的夾角大小；所述護面塊體模型通過規則排列方式堆積在所述可旋轉背板的正面上，表面覆蓋有所述人造植被；所述坡頂平臺模型水平放置于所述護面塊體模型的頂端上，坡頂平臺模型至少一部分為鐵材質，可通過磁鐵磁吸在所述無蓋透明水槽側壁上，所述引橋模型的一端與所述坡頂平臺模型鉸接；所述墩模型鉸接于所述引橋模型的另一端上并通過細纜繩錨定于所述海床模擬材料中。

所述造波系統包括推板、第二液壓桿，所述第二液壓桿控制所述推板做往復平移運動，產生水波；所述第一液壓桿和第二液壓桿分別設置在無蓋透明水槽相對的兩個側壁上；所述可旋轉背板和推板分別位于無蓋透明水槽內部的兩側，兩者正對設置；

所述水位控制系統包括水箱、廢水箱、進水管、出水管、進水閥門、出水閥門，所述水箱與所述無蓋透明水槽通過所述進水管連接，所述進水管上裝有所述進水閥門用于控制海水進入所述無蓋透明水槽；所述廢水箱與所述無蓋透明水槽通過所述出水管連接，所述出水管上裝有所述出水閥門用于控制海水流出所述無蓋透明水槽；

所述海床模擬系統包括海床模擬材料，所述海床模擬材料鋪設在所述無蓋透明水槽底面上，鋪設厚度與所研究海區海底地形相匹配；

所述總體控制系統包括計算機控制系統，所述第一液壓桿和第二液壓桿分別通過電線與所述計算機控制系統相連，計算機控制系統可分別對所述可旋轉背板和所述推板的運動進行獨立控制。

優選的，所述無蓋透明水槽由有機玻璃制成，為長方體；無蓋透明水槽的側面繪有水平刻度線，用以檢查水位高度。

優選的，所述護面塊體模型為扭王字塊或扭工字塊，使用水泥或混凝土制成，各塊體尺寸一致。

優選的，所述水箱中存貯有海水模擬溶液，用以模擬真實波浪特征。