CN102134843B

CN102134843B - 一种新月形人工岛构筑方法

Info

Publication number: CN102134843B
Application number: CN2011100405964A
Authority: CN
Inventors: 张名亮; 徐成智
Original assignee: High-Tech Research Institute Nanjing University Lianyungang
Current assignee: High-Tech Research Institute Nanjing University Lianyungang
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: CN102134843A

Abstract

一种新月形人工岛构筑方法，其步骤如下：在水深不超过30米的近岸浅海，选定新月形人工岛的两侧岬角位置的海底进行清淤处理；然后在清淤处理的基础上抛填形成两侧岬角；用袋装泥沙进行抛填，形成新月形海湾弧线和新月形后背弧线，在新月形内滨海湾弧线与新月形后背弧线之间的区域进行吹填，形成海湾朝向强风浪的新月形人工岛；在新月形人工岛的正前方设置挡浪屏障。本发明利用新月形人工岛岬角突出、海湾凹入的特点，应用岬角波能辐聚、海湾波能辐散的原理，进行新月形人工岛建设，使其形成新月形海湾沙滩，实现礁可渔、湾可游、背可港的综合利用、集约发展的海洋开发新模式。本发明操作方便、节约资源、减少投资。

Description

一种新月形人工岛构筑方法

技术领域

本发明涉及一种淤泥基人工岛构筑方法，特别是一种新月形人工岛构筑方法。

背景技术

世界上人工岛的形态一般由其功能决定的，在浅海的填筑式人工岛更多的考虑到风浪因素。但不管基于功能还是安全诸因素，沿海各国建设人工岛都在作以最少的投资建设最大面积的努力，因为这样可以获得最大的经济效益。所以，人们所见到的人工岛一般有圆形、方形、矩形、梯形、椭圆形和多边形等多种形态，而且这些人工岛一般在港口、物流和房地产开发等方面都有广泛利用。我们看到所有人工岛的构筑，都是在与自然力作最顽强的对抗，以战胜自然力即波浪的冲击力，而达到人工岛安全为最终目的，而不是对自然力加以科学合理的利用。因此，这一类人工岛要求建设材料强度高，投资大，乃至对环境有着较大影响。

这一类填筑式人工岛均采用框围技术，根据人工岛功能设计的不同形状，采用石方或水泥构件进行框围，有的直接在海水中进行混凝土预制框围，而后泥沙吹填，即“先框围、后吹填”技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的、设置更为合理、合理利用自然力、抗风浪能力强的新月形人工岛构筑方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种新月形人工岛构筑方法，其特点是，其步骤如下：

（1）在水深不超过30米的近岸浅海，按设计要求选定新月形人工岛的两侧岬角位置，对两侧岬角所在位置的海底进行清淤处理；然后在清淤处理的基础上用石方和水泥构件块体进行抛填，形成高于高潮位水面3-5米的两侧岬角；

（2）形成两侧岬角后，用袋装泥沙进行抛填，连接两侧岬角内侧，形成新月形海湾弧线；再连接两侧岬角外侧，形成新月形后背弧线；在新月形海湾弧线与新月形后背弧线之间的区域进行吹填、排水、压实、增高，其高度高于高潮位水面3-5米，形成海湾朝向强风浪的新月形人工岛；

（3）在新月形人工岛的正前方设置挡浪屏障，挡浪屏障至两侧岬角连线的距离为300-500米；使用水泥构件块体与石方，或者再投入旧船、旧车或轮胎（按需要使用三者中的任意一种或几种）进行抛填抛填，形成挡浪屏障；挡浪屏障长度为两侧岬角连线长度的1/3-2/3。

本发明是在海岸浅海域建造新月形人工岛，利用新月形人工岛岬角突出、海湾凹入的特点，应用岬角波能辐聚、海湾波能辐散的原理，进行新月形人工岛建设，使其形成新月形海湾沙滩，实现礁可渔、湾可游、背可港的综合利用、集约发展的海洋开发新模式。本发明操作方便、节约资源、减少投资。

以下对本发明技术方案进行详细的说明。

一、新月形人工岛弦向强风浪及影响。

新月形人工岛因弦的向背不同，利用自然力的量和质就有所不同，而且促使海湾沙滩发育和人工岛变大的速度就不同，甚至于导致新月形人工岛的形态发生变化，有的海湾还将有淤积现象发生。这主要是因为风浪的方向和风浪力的强弱，对新月形人工岛产生的影响；当然，新月形人工岛的大小对其变化也有一定作用。所以，在构筑新月形人工岛前，应根据对所建人工岛功能的需要，选择新月形人工岛弦的向背，并确定人工岛的面积，从而作出科学合理的设计。影响人工岛的最大因素是强风浪，能在强风浪影响的环境中保持安全和正常发育的新月形海湾，是本发明构筑新月形人工岛的主要目的。

当新月形人工岛的弦与强风向呈90°正交，那么最先受到波浪冲击的是新月形人工岛伸在最前边两侧月尖状的岬角，当波浪在两侧岬角产生反射和绕射时，岬角内侧的波力线汇入正面来的波浪向新月形海湾推进，造成对湾内的强烈冲刷。这种冲刷力不仅来自波浪直接入射的入射波，更多的还有折射波、反射波、绕射波，以及它们共同组成的混合波。

1、折射波

通常情况下，人工岛多建在近岸的浅海区域。本发明所述的新月形人工岛也是基于海岸的综合利用等因素，建在距海岸不远的浅水区。当强风浪从较深水深海域抵达人工岛所在浅水区时，波速变小，波峰线渐趋平等于岸线，形成波浪折射，波高增高，由此可以看出规则波向变化。

在新月形人工岛岬角处，波向线呈辐聚状，波高因折射而增大；新月形人工岛海湾内波向线呈辐散状，波高因折射而减小。在岬角波浪辐聚处波能集中，造成强烈冲刷；而海湾波浪辐散，波能则相对分散，将有泥沙堆积。

2、绕射波

在波浪遇到新月形人工岛岬角时产生绕射，一部分波浪绕过岬角向外侧传播，一部分波浪绕过岬角向新月形海湾扩散，并在掩蔽区形成散射。在通常情况下，海浪是不规则波，其绕射系数一般较规则波绕射系数为大。从新月形人工岛弦向强风浪的具体边界条件进行数值计算，可确定新月形人工岛最基本的安全性。

3、反射波

在弦向强风向时，新月形人工岛岬角处，最先有波浪入射并产生反射波，也是新月形人工岛在强风浪时与波浪成正向相对的两处，按照入射角等于反射角原理，在强风向时，岬角处波浪成正向反射，由于入射波与反射波相互干涉形成组合波，并在岬角处具有一定的坡度、透水度、糙率及波陡不同，使波浪不完全反射或波能在反射的过程中有能量损失，所以岬角处反射击波高不等于入射波高。

根据上述几种波形分析，弦向强风向新月人工岛的两侧岬角及新月形海湾中心区域最易受到波浪冲刷，而且各种波浪进行冲刷不是单一独立进行的，总是在共同作用下对人工岛进行冲刷，各种波形常常形成组合波，使能量叠加；也因各种波形在行进中相互干扰，使能量损失。但不论哪种因素，由于岬角两处所处的前峰位置，即使有折射波和反射波的干扰，所谓是风口浪尖，将有最为严重的冲刷；而在新月形海湾内，由于两侧岬角形成的反射波和绕射波对湾口前进波的干扰，加上湾内水深变浅，波浪能量受到损耗。但是即使有波能损耗，在长时间冲刷下，海湾内滩底的形势也将十分严峻。这还决定于湾口的大小，湾口过大，两侧岬角各种波干扰很小，不仅使正对着湾口的波浪***，而且新月形人工岛海湾两侧产生的综合波向中心区域汇聚，形成较大波高的孤立波，将使湾内受到强烈冲刷和严重破坏。

二、挡浪屏障对新月形人工岛的作用。

新月形人工岛弦向强风向，即海湾与波浪呈90o正交时，既使各种波形产生相互干扰，也使新月形海湾全线受到强波浪冲刷，能量最为集中的主要是两个岬角和海湾底部。按照通常情况，新月形海湾湾口越小，海湾内就越是相对平静。这主要是两侧岬角产生的反射波和绕射波对正面来的前进波形成强烈干扰，使前进波波能在湾口有较大损耗。但同样，新月形海湾越小，新月形人工岛面积就越小，不能使构筑的人工岛产生规模效应，达不到集约经营的目的。若增大新月形海湾，虽然能使人工岛面积增大，但是受到波浪冲刷的风险同时也增大。基于这种情况，以及为了形成节约资源、集约经营的发展模式，本发明设置挡浪屏障，以阻挡新月形海湾的波浪，达到既减轻海湾内的冲刷，又增加湾内沙质海岸堆积的作用。

综上所述，通过挡浪屏障的设置，对于新月形人工岛特别是新月形海湾提供了一个相对平静的良好环境，明显增大了新月形人工岛构筑的可能性和安全性。针对人工岛建设的不同海域和气象条件，乃至对人工岛不同功能的需求，可在风浪影响大的方位多设置几个屏障，将更加增强人工岛的安全性。特别是从节约资源、方便施工、更加有效地引导自然力和减弱波浪对新月形海湾的冲刷，可采用多个将挡浪屏障组合的形式，也可以小形新月形人工岛+挡浪屏障的形式形成人工岛群。也就是说，先进行以屏障作用为主的小新月形人工岛建设，再建设后边的大新月形人工岛，如此类推，形成新月形人工岛群。

新月形人工岛构筑的关键技术，在于对新月形人工岛岬角和挡浪屏障的设置及波浪场的营造。新月形岬角和挡浪屏障，作为屏障体是决定新月形人工岛构筑和安全的首要条件，也是形成最佳波浪场的关键。

1、除了对屏障体所用材料进行慎重选择之外，要根据所建人工岛海域水深、风向、波浪、潮汐等条件因素，设计和构筑新月形人工岛屏障体最为科学合理的屏障结构。

2、根据所建人工岛海域的自然条件及人工岛的规模，确定屏障体的规模，特别是根据最大潮位波高确定屏障体的建设高度。

3、为了利用自然力为波浪创造最佳相互作用的条件，形成最理想的波浪场，要根据人工岛的建设规模，确定各屏障体在最大波浪条件下各种波形及相互作用的最佳位置和距离，以形成最大波影区的面积，达到泥沙自然沉积、堆积和新月形海湾动态平衡的最佳效果。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。图中箭头代表强风向波浪遇到人工岛和挡浪屏障产生的波形变化。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1。参照图1。一种新月形人工岛构筑方法，其步骤如下：

（1）在水深不超过30米的近岸浅海，按设计要求选定新月形人工岛的两侧岬角位置，对两侧岬角所在位置的海底进行清淤处理；然后在清淤处理的基础上用石方和水泥构件块体进行抛填，形成高于高潮位水面3米的两侧岬角；

（2）形成两侧岬角后，用袋装泥沙进行抛填，连接两侧岬角内侧，形成新月形海湾弧线；再连接两侧岬角外侧，形成新月形后背弧线；在新月形海湾弧线与新月形后背弧线之间的区域进行吹填、排水、压实、增高，其高度高于高潮位水面3米，形成海湾朝向强风浪的新月形人工岛；

（3）在新月形人工岛的正前方设置挡浪屏障，挡浪屏障至两侧岬角连线的距离为300米；使用水泥构件块体与石方进行抛填，形成挡浪屏障；挡浪屏障长度为两侧岬角连线长度的1/3。

实施例2。参照图1。一种新月形人工岛构筑方法，其步骤如下：

（1）在水深不超过30米的近岸浅海，按设计要求选定新月形人工岛的两侧岬角位置，对两侧岬角所在位置的海底进行清淤处理；然后在清淤处理的基础上用水泥构件块体和石方进行抛填，形成高于高潮位水面5米的两侧岬角；

（2）形成两侧岬角后，用袋装泥沙进行抛填，连接两侧岬角内侧，形成新月形海湾弧线；再连接两侧岬角外侧，形成新月形后背弧线；在新月形海湾弧线与新月形后背弧线之间的区域进行吹填、排水、压实、增高，其高度高于高潮位水面5米，形成海湾朝向强风浪的新月形人工岛；

（3）在新月形人工岛的正前方设置挡浪屏障，挡浪屏障至两侧岬角连线的距离为500米；使用水泥构件块体与石方，再投入旧船、旧车或轮胎进行抛填，形成挡浪屏障；挡浪屏障长度为两侧岬角连线长度的2/3。

Claims

1.一种新月形人工岛构筑方法，其特征在于，其步骤如下：

（3）在新月形人工岛的正前方设置挡浪屏障，挡浪屏障至两侧岬角连线的距离为300-500米；使用水泥构件块体与石方，或者再投入旧船、旧车或轮胎进行抛填，形成挡浪屏障；挡浪屏障长度为两侧岬角连线长度的1/3-2/3。