[发明专利]一种开孔式防波堤的设计方法及防波堤

说明书

本发明公开了一种开孔式防波堤的设计方法及防波堤，该设计方法包括以下步骤：S1、确定拟掩护海域的主波长λ与主波向θ；S2、选定防波堤的开孔形状；S3、根据所选开孔形状，利用多孔夫琅禾费衍射理论计算确定防波堤的开孔的尺寸与排列方式。该设计方法结合多孔夫琅禾费衍射理论，能够采用计算方式，根据拟掩护海域的实际情况与工程技术条件，针对性地进行防波堤的开孔方式设计，控制孔的形状、尺寸与排列，达到挡浪目的。

技术领域

本发明涉及海岸工程技术领域，具体涉及一种开孔式防波堤的设计方法及防波堤。

背景技术

防波堤作为港口水工建筑物的重要组成部分，能够抵御波浪的冲击， 减少泥沙和波浪进港，保证港内具有足够的水深和平稳的水面， 满足船舶在港内停泊、装卸作业和出入航行的安全要求。斜坡堤和直立堤等传统形式的防波堤使得港内水体的循环受到限制，容易造成港内水质下降。近年来随着海洋生态文明建设加强，港口工程结构形式正在向透空式、消能式和多功能等方向发展。

透空式防波堤作为一种新形式的防波堤结构，其透空结构施工便利、造价较低和利于港内外水体交换的特点使其越来越受到重视。影响透空式防波堤消浪效果的因素中，挡板的透空率和设置方式的影响最为显著。防波堤的透空率与孔隙的设置方式反映透空堤的结构特性，透空率的大小和分布组合不同直接影响波浪在结构上的透射和反射，影响结构受力和消浪效果，关系到结构安全和工程造价。

但是，现有的透空式防波堤的波浪透射率尚无合适的计算设计方法，无法在通过计算方式实现防波堤的开孔方式设计，只能通过模型试验进行相关研究。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供开孔式防波堤的设计方法及防波堤，该设计方法结合多孔夫琅禾费衍射理论，能够采用计算方式，根据拟掩护海域的实际情况与工程技术条件，进行防波堤开孔方式设计，达到挡浪目的。

为了达到上述目的，本发明一方面公开了一种开孔式防波堤的设计方法，包括以下步骤：

S1、确定拟掩护海域的主波长λ与主波向θ；

S2、选定防波堤的开孔形状；

S3、根据所选开孔形状，利用多孔夫琅禾费衍射理论计算确定防波堤的开孔的尺寸与排列方式。

作为优选，所述步骤S1具体包括：收集拟掩护海域的波浪实测历史统计资料，基于多年平均统计的各个风向和风速的百分数值绘制拟掩护海域的风玫瑰图，根据风玫瑰图得出拟掩护海域的主波长λ与主波向θ。

作为优选，所述步骤S2的开孔形状为矩形孔或圆形孔，

作为优选，所述步骤S2确定，开设于防波堤的所有通孔形状相同、孔径相同。

作为优选，所述步骤S2确定，开设于同一侧面上的多个通孔沿横向和纵向呈现矩阵排列，即中心位于同一横向直线上的多个通孔等距排列，中心位于同一纵向直线上的多个通孔等距排列。

作为优选，所述步骤S2的开孔形状选为矩形孔时，所述步骤S3包括：

矩形孔的横向边长a、纵向边长b，相邻两个矩形孔的矩心的横向间距d_a和纵向间距d_b，以及横向单行开孔数量N_a与纵向单列开孔数量N_b满足多孔夫琅禾费衍射理论：

其中，λ为拟掩护海域主波长，θ为拟掩护海域主波向；计算设计防波堤开孔方式使其满足上述公式。

作为优选，所述步骤S2的开孔形状选为圆形孔时，所述步骤S3包括：