專(zhuān)利名稱(chēng)：濱海區(qū)生態(tài)型水源地構(gòu)建的消浪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高含鹽土質(zhì)和濱海高風(fēng)浪條件下，構(gòu)建生態(tài)型水源的消浪方法，屬于水污染控制與生態(tài)修復(fù)的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。具體包括在水面與種植的植物區(qū)，用木質(zhì)材料分離，采用適宜的木墻高度，保證植物生長(zhǎng)和水面美觀。
背景技術(shù)：
在濱海地區(qū)，一般具有高含鹽的土質(zhì)和較大水上風(fēng)浪。建立在原來(lái)的塘沽鹽場(chǎng)上天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)泰達(dá))，占地33km2，由于現(xiàn)有水源地的容量只有15萬(wàn)m3，不能滿(mǎn)足工業(yè)和居民日均15萬(wàn)m3的飲用水需求，當(dāng)?shù)卣?000年計(jì)劃新建一個(gè)容量為50萬(wàn)m3的水源地調(diào)節(jié)池，用以?xún)?chǔ)存引自上游于橋水庫(kù)的淡水。
天津泰達(dá)開(kāi)發(fā)區(qū)是季風(fēng)環(huán)流旺盛地帶，常年多風(fēng)，水池中能觀察因大風(fēng)形成的0.4米高波。這一自然現(xiàn)象，對(duì)水生植物生長(zhǎng)有不利的影響。大風(fēng)浪會(huì)使許多植物生長(zhǎng)無(wú)序，扎根困難，或只生長(zhǎng)而不發(fā)育，乃至死亡。由于大風(fēng)，浪裹泥沙進(jìn)入池內(nèi)，影響原水水質(zhì)和造成底部泥沙沉積。同時(shí)，由于大風(fēng)浪可造成土壤流失，影響植物的生長(zhǎng)和源水水質(zhì)。為此，設(shè)計(jì)池周?chē)蛵u周?chē)乃参镌耘鄥^(qū)與大水面之間建設(shè)消浪墻。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明內(nèi)容主要包括2點(diǎn)(1)波浪引起岸邊底泥沖刷的計(jì)算二期調(diào)節(jié)池的外堤修建于2001年春，它與地面幾乎垂直。通過(guò)公式推斷，如沒(méi)有消浪墻也沒(méi)有植物，水入射波經(jīng)反射合成后，浪高將變?yōu)槿肷淅烁叩膬杀丁ＴO(shè)，水波為平面波，則同一波面上各水質(zhì)點(diǎn)做同波幅的振動(dòng)，對(duì)防護(hù)堤內(nèi)的泥土流失有貢獻(xiàn)的為那些可以運(yùn)動(dòng)至泥土表面的水質(zhì)點(diǎn)，這些質(zhì)點(diǎn)可通過(guò)其運(yùn)動(dòng)給泥土表面施以切向摩擦力，使泥土翻卷起來(lái)，造成泥土流失。這些質(zhì)點(diǎn)的最高層水面(1)到泥土面(2)的高度為H0，若內(nèi)層護(hù)堤無(wú)消浪墻，內(nèi)層護(hù)堤(3)高于泥土面(2)0.1m，當(dāng)有效浪高H0＞0.1m時(shí)，上述水面(1)將位于內(nèi)堤頂上方，則經(jīng)水浪翻卷起來(lái)的泥土，將隨水浪近乎無(wú)阻礙的沖進(jìn)水池，直至泥土面低于內(nèi)堤頂H0為止。水波(4)、駐波(5)的運(yùn)動(dòng)方式和泥土的流失模式見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖1。
(2)消浪墻的設(shè)計(jì)若內(nèi)層護(hù)堤(3)上建有消浪墻(6)，墻高h(yuǎn)，如附圖2所示，則消浪墻頂距水面(1)高度Hc′＝h+0.1-H0，要求Hc′≥0，由隨機(jī)水波浪理論，這些可裹帶泥土層的水波浪越浪量可由下式求得q=0.07(Hc′HI)f(b1,HI,m,T,d)(m3/m·s)]]>式中f(b1，HI，m，T，d)是與墻前坡肩寬b1、浪高HI、堤坡比m(m＝cotα)、波峰周期T、水深d有關(guān)的函數(shù)，其值＞＞1，故內(nèi)層護(hù)堤消浪墻(6)頂距水面(1)高度Hc′與水波浪高HI的比值將極大的影響帶有泥土的水波浪越浪量。
據(jù)觀測(cè)，水池浪高H0達(dá)到0.4m，則經(jīng)外堤反射后的合成波浪高HI＝2H0＝0.8m，對(duì)泥土流失有作用的水面(1)到泥土層(2)的高度為H0＝0.4m，若消浪墻(6)高h(yuǎn)＝0.3m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0q0.3＝f(b1，HI，m，T，d)若墻高0.4m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.1mq0.4=0.07(0.10.8)f(b1,HI,m,T,d)=0.7q0.3]]>若墻高0.5m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.2mq0.5=0.07(0.20.8)f(b1,HI,m,T,d)=0.5q0.3]]>
若考慮堤內(nèi)所栽水生植物對(duì)水波的破碎作用，內(nèi)外堤間浪高＜2H0。若有效浪高2H0降低0.2m，則對(duì)泥土流失有作用的水面(1)到泥土層(2)的高度為0.3m，若消浪墻(6)高0.3m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.1mq0.3′=0.07(0.10.6)f(b1,HI,m,T,d)=0.6f(b1,HI,m,T,d)]]>若消浪墻(6)高0.4m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.2mq0.4′=0.07(0.20.6)f(b1,HI,m,T,d)=0.4f(b1,HI,m,T,d)]]>若消浪墻(6)高0.5m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.3mq0.5′=0.07(0.30.6)f(b1,HI,m,T,d)=0.2(b1,HI,m,T,d)]]>若有效浪高降低0.4m，則對(duì)泥土流失有作用的水面S到泥土層的高度為0.2m，若消浪墻(6)高0.3m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.2mq0.3′′=0.07(0.20.4)f(b1,HI,m,T,d)=0.2f(b1,HI,m,T,d)]]>若消浪墻(6)高0.4m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.3mq0.4′′=0.07(0.30.4)f(b1,HI,m,T,d)=0.1f(b1,HI,m,T,d)]]>若消浪墻(6)高0.5m，則消浪墻(6)頂部距水面(1)高度Hc′＝0.4mq0.5′′=0.07(0.40.4)f(b1,HI,m,T,d)=0.07f(b1,HI,m,T,d)]]>顯然，適當(dāng)增加消浪墻(6)高度，可顯著減少帶有泥土的水波浪越浪量，即可顯著減少養(yǎng)殖土層的泥土流失量。
綜上所述，在浪高為0.4m，消浪墻(6)高度設(shè)計(jì)為0.4m，見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖2。


圖1波浪引起岸邊底泥沖刷示意2有消浪墻時(shí)的堤岸設(shè)計(jì)示意圖實(shí)施例根據(jù)計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，在二期調(diào)節(jié)池大水面與種植區(qū)之間的內(nèi)堤上建設(shè)木質(zhì)薄板消浪墻，外側(cè)垂直，高度約為0.4m，墻上端約在正常水面下0.2m左右，這樣既能減少浪擊動(dòng)能，保持水流暢通，又能保持水面完整。該消浪墻于2002年3月建設(shè)完成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)，構(gòu)筑消浪墻后，種植區(qū)土壤沒(méi)有進(jìn)入二期調(diào)節(jié)池的開(kāi)闊水體，消浪墻發(fā)揮了較好的消浪和保持種植區(qū)土壤的作用。
權(quán)利要求
1.一種在高含鹽土質(zhì)上和濱海高風(fēng)浪條件下，為保證植物生長(zhǎng)進(jìn)行的消浪計(jì)算方法和消浪墻技術(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)與直立堤岸的對(duì)比和消浪方法特征計(jì)算消浪墻的參數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，有木質(zhì)板材作為消浪墻的材料，構(gòu)建具有高效消浪效能和保持水面景觀的消浪系統(tǒng)。
全文摘要
發(fā)明了一種在高含鹽土質(zhì)和海濱風(fēng)浪條件下建設(shè)生態(tài)型水源地的消浪方法，屬于水污染控制與生態(tài)修復(fù)的技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域。具體包括在水面與種植區(qū)之間的內(nèi)堤上建設(shè)木質(zhì)薄板消浪墻，外側(cè)垂直，高度約為0.4m，墻上端約在正常水面下0.2m左右，減少浪擊動(dòng)能，保持水流暢通，又能保持水面完整。
文檔編號(hào)A01G31/00GK1715212SQ200410062268
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者劉俊新, 尹澄清, 曲久輝, 劉萍萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心