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海岸线上的“积木守卫”

加入时间:2024-01-14 15:35    访问量:667    信息来源: 知识就是力量 2023年12期

  走在海边,我们常会看到一块块积木一样的大型混凝土块体。它们有的整齐摆放,有的杂乱堆砌,沿着海岸线紧密排列。这些奇怪的混凝土块体是什么?它们有什么作用呢?

抵御汹涌波涛

  海浪从不停歇,冲击着海堤、护岸、防波堤等海岸设施。为此,积木状的混凝土块体诞生了,它们就是海岸线的防护屏障——消浪块。消浪块又被称为护面块体、消波块,经常被安置在海堤、护岸、防波堤的外围迎浪面,默默地守护海岸线的安全。顾名思义,消浪块可以减弱波浪对海岸的作用力——当波浪冲击消浪块体时,波浪会“破碎”,部分能量被耗散,对海岸的冲击作用被减轻。因此,消浪块可以有效防止其投放区域及后侧被波浪直接破坏。

多姿多彩的消浪块

  为了适应不同的海岸,工程师综合考虑消浪块体的空隙率、稳定性,及波浪爬高、反射等因素,将消浪块设计成了各种各样的形状,而其重量、尺寸、安放位置和数量也需要经过科学计算和设计。

  例如,直面外海的消浪塊体由于会承受较大的波浪冲击,一般要求其消浪效果好、重量大、稳定性好,引起的波浪反射小、爬高低;而布置在波浪不大的港内或水下坡面等区域的消浪块体,主要作用是减小底流流速、保持堤脚稳定,其重量要求相对较轻。

空心式块体

  如四脚空心方块、空心四面体的空心式块体,可以通过其空洞形成内部紊流,从而耗散波浪能量、降低波浪上浮力。在一些空心式块体上,顶面和侧面会设有凸起物,这样可以增加块体间的咬合作用以及表面粗糙度,从而提高其稳定性,并降低波浪爬高。

实心式块体

  如四面体的实心式块体,主要靠块体的自身重量保持稳定,块体的空隙和表面凸起物也能起到耗散波浪能量的作用。

  除了抵御外海的波浪、防止海岸被侵蚀,消浪块体在其他地方也能大显身手。例如,港口防波堤、航道岸线布置的消浪块体,可有效吸收波浪能量,保持港池(港口内供船舶停泊、作业、驶离和转头等操作用的水域)内水域平稳,提高港口安全性和运营效率。

  随着社会发展,海岸防护工程的生态环境效应越来越受到重视,消浪块体也朝着更环保、高效、灵活的方向发展,例如研发新型材料的消浪块以提高海岸防护效果和环保性能。未来,这些“积木守卫”将会变成什么样子?让我们拭目以待。

杆件系块体

  如四脚锥、扭工字块、扭王字块的杆件系块体,它们一方面靠块体的自重和块体间的嵌固作用抵御波浪的正面冲击力和上浮力,另一方面通过块体的空隙和表面粗糙度形成紊流(质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动),从而耗散波浪的能量,使块体保持稳定,起到防护作用。

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