本發明涉及海岸工程技術領域，特別是一種用于海岸帶保護的階梯式植物消浪裝置。

背景技術：

在東南沿海，風浪是具有一定破壞性的水動力現象，它常常引起海岸帶的侵蝕和崩塌，危及岸堤及堤外居民生命財產的安全。以保護堤岸為目標的消浪工程技術已經相當成熟，在各種工程中應用非常廣泛，且多以人工剛性建筑為多數，而且現有的幾種都屬于筑堤檔浪性質，如塊石駁岸或建設混凝土湖堤可以經受風浪的沖擊，許多大型湖泊都構筑了此類人工堤岸，這雖然在一定程度上暫時解決了海岸侵蝕問題，但卻造成了嚴重的岸帶生態破壞。人工堤岸為剛性結構，對風浪有強烈的反射作用，反射波與來自海面的波浪發生干涉疊加，在堤岸前形成強烈的浪蝕作用，可以摧毀大多數岸帶生物及其生存環境。因此本發明致力于研發一種新型的消浪裝置，在此基礎上采用植物排列組合進行柔性消浪。因為植物除了對凈化水體為淺海岸生物提供棲息地、繁育場所外，還具有消浪的能力，相對于上述人工建筑物更能抵御波流的沖刷，防浪護岸更加明顯。綜上所述，在如何提高裝置的消浪能力的同時，如何減小波浪對環境的破壞，以及滿足當地水生態環境的景觀需求是本發明需要解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用于海岸帶保護的階梯式植物消浪裝置及消浪方法，主要應用于淺海岸帶、小型湖泊以及通航河道。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種用于海岸帶保護的階梯式植物消浪裝置，其特征在于，包括多個并列設置的單元消浪結構，單個單元消浪結構包括多個漂浮排，多個漂浮排之間鉸接連接，多個漂浮排連接后自岸灘向海內分布；

靠近岸灘的漂浮排與鏈桿的一端鉸接，鏈桿的另一端固定于岸灘上；每個漂浮排下方連接有直徑大小不同的浮力筒，浮力筒的直徑從岸灘到海內依次減小，通過調節浮力筒直徑的大小，使漂浮排與水平方向的夾角，自岸灘到海內依次減小；

每個漂浮排上設置有生長框，生長框內設置柔性系數自岸灘到海內依次增大的挺水柔性植被；

漂浮排之間的鉸接處通過鋼絞線連接有混凝土塊，遠離岸灘的漂浮排下方連接有錨，通過錨固定了該漂浮排的位置；

每個漂浮排上交錯設置多個生長筐，所述生長筐的結構包括三角形、正方形和橢圓形，生長筐里放置有適合挺水柔性植被生長的營養土，營養土上層覆蓋礫石，作為挺水柔性植被生長的基床。

漂浮排之間通過鉸接連接，從而可以調節裝置的角度，以達到最優位置；確定最優角度位置后，在漂浮排下方放置浮力筒，其排列從岸灘到海內直徑依次減小。可以通過調節浮力筒的直徑大小，使漂浮排與水平面的夾角自岸灘到海內依次減小，從而使消浪裝置達到最優的消浪效果。

優選地，所述漂浮排和浮力筒采用防腐蝕材料制作；所述漂浮排采用內凹矩形通過鉸接，不僅可以調節漂浮排間的角度，還可以增強本裝置的主體結構穩定性。

對于本裝置的穩固，主要通過以下方式實現，本消浪裝置與海岸通過鏈桿相連，其中的接觸點主要以鉸接為主，可以調節鏈桿來控制漂浮排的角度；在漂浮排與漂浮排相連接處通過混凝土塊沉底穩固此系統，在混凝土塊與漂浮排鉸接處通過鋼絞線相連接，并且混凝土塊和鋼絞線采用了防腐材料進行保護，從而保證其耐久性。所述漂浮排末端通過錨打入海底；

針對本消浪裝置的擋浪系統，在漂浮排上布置生長框，生長框交錯排列在漂浮排上，生長框里放置有適合柔性植物生長的營養土；在漂浮排的生長框里分別放入柔性系數依次增大的挺水植物；在漂浮排與漂浮排的鉸接處放置攔網式柔性消浪機構。

所述生長框在漂浮排上根據迎浪方向可以呈交錯布置，此方式相對于非交錯排列增加了植物與波浪的接觸面積，提高了本裝置的消浪效果；

所述柔性植物可以提供一些利于淺海生物生活的棲息環境，有助于改變周圍的水體環境，具有突出的生態環境效益；在漂浮排與漂浮排的鉸接處設置有攔網式柔性消浪機構，所述攔網式柔性消浪機構沿波浪方向呈階梯式布置在柔性植被之前,用于抑制保護區內部風浪的興起，在植物初始成長階段起保護作用。

本發明的技術效果：

(1)、有效性；海岸帶保護的階梯式植物消浪裝置是針對海岸帶沿岸生態修復目的而研制的專用消浪裝置，采用柔性植物消浪技術、攔網式柔性消浪技術，具有較好的適用性及經濟合理性，對海岸帶環境和生態沒有負效應。可以適應各種沿岸帶環境和風浪強度，靈活應用，達到理想的消浪效果。尤其是植被海岸消浪帶技術，不僅可以抵御波浪的破壞作用，而且可以改善當地環境，安全可靠。

(2)、較好的經濟合理性；同筑防波堤擋浪等常規技術相比，本消浪裝置工程建設費用相當低廉，攔網式柔性消浪機構僅使用少量聚乙烯網和小木樁，主要利用湖泊中的廢舊漁網、塑、料垃圾等進行制作，防止波浪反射。

(3)、較高的環境和生態安全性；海岸帶保護的階梯式植物消浪裝置完全適合沿岸帶生態修復工程的臨時消浪需要，該項技術中全部使用可回收(重復)利用的輕型材料，使用期過后可全部拆除，在下一個工程中使用。拆除后不會留下任何“人工建筑遺跡”，對沿岸帶環境和生態安全性沒有任何影響。并且通過采用植物系統消浪，不僅能有效消耗淺水海岸帶的波能，還可為其保護區提供水生植物生長的環境條件。

附圖說明

圖1是本發明裝置的單元消浪結構整體示意圖。

圖2是本發明裝置的整體空間布局圖。

圖3是本發明裝置的柔性植物排列結構示意圖。

圖4是本發明裝置的攔網式柔性消浪結構示意圖。

具體實施方式

如圖2，一種用于海岸帶保護的階梯式植物消浪裝置，包括多個單元消浪結構并列組成。

實施例1

如圖1，本發明裝置的單元消浪結構，包括浮力系統、擋浪系統和穩固系統；其中，本實施例中浮力系統包括三個漂浮排、側排1和浮力筒6；三個漂浮排分別為漂浮排一10、漂浮排二11和漂浮排三5，擋浪系統包括攔網式柔性消浪機構2(具體見圖4)和柔性植被(具體見圖3)；穩固系統包括鏈桿9、混凝土塊7、錨3以及攔網式柔性消浪機構2中的柱桿27。

具體地，單元消浪結構的漂浮排一10通過鏈桿9(多個)與岸灘8鉸接，從而保證可通過鏈桿9調節漂浮排一10與水平方向的夾角；所述漂浮排一10與漂浮排二11之間、漂浮排二11與漂浮排三5之間通過鉸接連接，在每個漂浮排下方連接有直徑大小不同的浮力筒6，從岸灘到海內直徑大小依次減小，并可以調節浮力筒直徑的大小，使漂浮排與水平方向的夾角，自岸灘到海內依次減小，使消浪裝置達到最優的消浪效果。

在每個漂浮排上布置生長框4，生長框交錯排列在漂浮排上，生長框里放置有適合柔性植被生長的營養土；在漂浮排的生長框里分別放入柔性系數自岸灘到海內依次增大的挺水植物。

優選地，柔性系數比較大的植物生長筐是由DHPE或其它防腐、防紫外線且具有較高強度白材料制作的籃筐，交錯設置在漂浮排上，籃筐里面放置適合柔性系數比較大的植物生長的營養土，上層覆蓋礫石，其作用是提供柔性系數比較大的植物生長的基床。

優選地，柔性系數較小的植物生長筐是由DHPE或其它防腐、防紫外線且具有較高強度材料制作的籃筐，交錯設置在漂浮排上，籃筐里面放置適合柔性系數比較小的植物的營養土，上層覆蓋礫石，其作用是提供柔性系數比較小的植物生長的基床。

如圖1、3，所述柔性植被可根據實際情況主要采用橢圓布置、正方形布置以及三角形框架布置方式，且在內部又分別進行生長框的布置。在正方形布置中，生長框主要采用交錯式排列，增加了植物與波浪的接觸面積；在橢圓布置中，生長框主要采用周邊繞心式排列，盡可能的使橢圓區域充分利用；在三角形布置中，生長框主要采用并排式排列，從而提高了本裝置的消浪效果。

所述單元消浪結構中，在漂浮排與漂浮排的鉸接處設置攔網式柔性消浪機構2，所述攔網式柔性消浪機構2沿波浪方向呈階梯式布置在柔性植被之前，用于抑制保護區內部風浪的興起，在植物初始成長階段起保護作用(具體見圖4)。

如圖4，所述攔網式柔性消浪機構主要包括柱桿27、繩索29和攔網28，柱桿27之間設置攔網，并且柱桿27底部伸入淺海底部，同時通過繩索29與柱桿相連，并斜拉式錨固在淺海底部，以使整體裝置達到更加穩固狀態。

漂浮排之間的鉸接處通過鋼絞線連接有混凝土塊7，并且混凝土塊和鋼絞線采用了防腐材料進行保護，從而保證其耐久性；所述側排1與漂浮排側向相連，并且側排分布在漂浮排的外側；所述漂浮排三5通過錨3(如圖1)與淺海底部固結，從而確定本裝置的整體穩定性。

優選地，繩索是由丙綸或其它防紫外線的高強度的高分子材料制作的繩索，其作用是將漂浮排系泊在錨上。

優選地，錨是由生鐵等金屬或鋼筋混凝土材料等制作的物體，打入湖泊底床內，其作用是為消浪單元提供系泊力及穩固漂浮排，防止漂浮排漂移。