海岸工程第三課

1、港口海岸與近海工程學(xué)院COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING海海 岸岸 工工 程程港口、航道及海岸工程專業(yè)課程港口、航道及海岸工程專業(yè)課程總計(jì)：總計(jì)：1.51.5學(xué)分學(xué)分/24/24學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)p第一第一章章 海岸防護(hù)海岸防護(hù)概論概論 （2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)）p第二章第二章 海岸防護(hù)海岸防護(hù)工程工程 （1212學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）l（1）海堤 （6學(xué)時(shí)）l（2）護(hù)岸 （2學(xué)時(shí)）l（3）丁壩 （1學(xué)時(shí)）l（4）潛壩 （1學(xué)時(shí)）l（5）人工補(bǔ)灘工程（1學(xué)時(shí)）p第三章第三章 圍海工程圍海工程 （6 6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）p第四章第四章 防波堤防波堤工程工程 （3

2、3學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）p第第五五章章 其他其他海岸工程海岸工程 （1 1學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）p 本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：l第一節(jié)第一節(jié) 海堤海堤l第第二二節(jié)節(jié) 護(hù)岸護(hù)岸l第第三三節(jié)節(jié) 丁壩丁壩l第第四四節(jié)節(jié) 潛壩潛壩l第第五五節(jié)節(jié) 人工人工補(bǔ)灘補(bǔ)灘工程工程p本章本章需要了解掌握知識(shí)需要了解掌握知識(shí)點(diǎn)：點(diǎn)：l第一節(jié)第一節(jié) 海堤海堤 海堤海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)潮位與設(shè)計(jì)波浪計(jì)算，海堤斷面型式和構(gòu)造，海堤設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)潮位與設(shè)計(jì)波浪計(jì)算，海堤斷面型式和構(gòu)造，海堤設(shè)計(jì)方法，地基穩(wěn)定與沉降計(jì)算，軟基處理。方法，地基穩(wěn)定與沉降計(jì)算，軟基處理。o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算不同水深的波浪不同水深的波浪運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)波長(zhǎng)的意義

3、波長(zhǎng)的意義o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 波列累積頻率應(yīng)用中的一些基本概念：波列累積頻率應(yīng)用中的一些基本概念：按部分大波平均值定義的特征波：最大波高、十分之一大波、有效波、平均波有效周期、平均周期按累積頻率定義的特征波：l 工程上常用的波高包括：工程上常用的波高包括：H%FH101H31H實(shí)際海面上不規(guī)則波列所出現(xiàn)的概率F對(duì)應(yīng)的波高。例如1000個(gè)波浪，按波高依次排列，其中第10個(gè)（累積概率為1%）波高，則稱為累積概率1%波高，并記為H1%, 余類推。波群或觀測(cè)的全部波浪中，按波高大小的順序，就相當(dāng)于總數(shù)的1/10的大波及對(duì)應(yīng)其波高的周期，進(jìn)行平均得到的波浪，并以H1/10和T1/1

4、0表示。(所有的波高由大到小排列，取前面的十分之一來(lái)做平均的波高)波群或全部觀測(cè)記錄中，按波高大小順序，就相當(dāng)于總數(shù)的1/10的大波及對(duì)應(yīng)其波高的周期，進(jìn)行平均得到的波浪，稱為有效波，并以H1/3 或Hs和T1/3或Ts表示。o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 波浪概念復(fù)習(xí)：波浪概念復(fù)習(xí)：3o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算 海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)波浪標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)波浪標(biāo)準(zhǔn)包括重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)和波列重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)和波列累積頻率標(biāo)準(zhǔn)累積頻率標(biāo)準(zhǔn)l 波列波列累積頻率計(jì)算累積頻率計(jì)算計(jì)算步驟:（1）用上跨0法對(duì)不規(guī)則波的時(shí)間序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)

5、波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 波列累積頻率計(jì)算波列累積頻率計(jì)算（2）將波高Hi從大到小排序,共有大小不同的波高M(jìn)個(gè),計(jì)算每一波高出現(xiàn)的次數(shù)ni,計(jì)算波浪系列的平均波高（3）計(jì)算相對(duì)波高，即模比系數(shù)K。（4）適當(dāng)?shù)慕M距將系列分成若干組,計(jì)算每組上下限所對(duì)應(yīng)的波高.（5）統(tǒng)計(jì)各統(tǒng)計(jì)各組波高的出現(xiàn)次數(shù),這里統(tǒng)計(jì)的次數(shù)是每組內(nèi)（6）將各組波高的出現(xiàn)次數(shù)除以總次數(shù)N，得到各組波高出現(xiàn)的區(qū)間頻率（7）由于某一區(qū)間頻率代表這區(qū)間中各種波高出現(xiàn)的總頻率，假定區(qū)間內(nèi)任何一個(gè)波高出現(xiàn)機(jī)會(huì)彼此相同，則 代表著區(qū)間內(nèi)各波高出現(xiàn)的頻率。繪制概率密度曲線：以相對(duì)波高 和平均頻率 為坐標(biāo)。（8）繪制波高累積頻率曲線。先推求波列

6、中大于等于某一波高的累積頻率 。然后以累積頻率和相對(duì)波高為坐標(biāo)，繪制并擬合得到累積頻率分布圖。o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 波列累積頻率計(jì)算波列累積頻率計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 波列累積頻率計(jì)算波列累積頻率計(jì)算深水區(qū)波高頻率分布（Rayleigh分布)： 即淺水區(qū)波高頻率分布魯霍夫斯基分布： 即以此可以推算不同累積頻率下的波高o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 波列累積頻率計(jì)算波列累積頻率計(jì)算各種累積頻率波高間的關(guān)系可根據(jù)海港水文規(guī)范中的圖4.2.2-1 和圖4.2.2-2確定。o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l

7、 深水波高深水波高各各頻率頻率之間關(guān)系之間關(guān)系同時(shí)也要特別注意周期轉(zhuǎn)換關(guān)系：同時(shí)也要特別注意周期轉(zhuǎn)換關(guān)系：l波浪重現(xiàn)期的推算正常推算資料：20年以上的波浪實(shí)測(cè)資料，分方向。方法：PIII型分布曲線擬合具體步驟：（1）收集處理數(shù)據(jù)，需要20年以上的資料，一般用分方向的某一累積頻率的波高年最大系列進(jìn)行頻率分析。確定不同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)波浪，每個(gè)方向?qū)⒋朔较蜃笥夜?2.5度角度內(nèi)的波浪作為統(tǒng)計(jì)波高。 統(tǒng)計(jì)的波高樣本以某一方向的年最大值，用顯著波高 計(jì)算.（2）根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)從大到小排列，計(jì)算經(jīng)驗(yàn)累積頻率Po 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算表2-1-12 為某觀測(cè)站

8、E方向23年波高最大值實(shí)例oo 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算PIII型頻率曲線o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l波浪重現(xiàn)期的推算缺少實(shí)測(cè)資料A.當(dāng)工程所在位置或其附近有完整一年或幾年的短期波浪實(shí)測(cè)資料，且具有實(shí)測(cè)大波資料時(shí)，設(shè)計(jì)波浪可用全部觀測(cè)次數(shù)不分方向的某一累積頻率的波高按下式計(jì)算，并應(yīng)與其他方法計(jì)算的結(jié)果相互比較分析后確定。 o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l波浪重現(xiàn)期的推算缺少實(shí)測(cè)資料B. 當(dāng)工程所在位置及其附近均無(wú)測(cè)波資料時(shí)，對(duì)于海灣和河口區(qū)域，設(shè)計(jì)波浪要素宜采用風(fēng)速推算波浪的方法，按計(jì)算風(fēng)浪的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度、風(fēng)時(shí)以及水域

9、水深等參數(shù)的確定；對(duì)于開(kāi)敞式海岸，宜采用外海波浪資料，通過(guò)淺水變形計(jì)算確定。 風(fēng)速應(yīng)采用水面以上10m高度處的l0min平均風(fēng)速。 風(fēng)向應(yīng)采用設(shè)計(jì)主風(fēng)向，并應(yīng)驗(yàn)算設(shè)計(jì)主風(fēng)向左右22.5、45方位角的風(fēng)浪要素。風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度可采用由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向到對(duì)岸的距離。從工程安全考慮，波浪要素計(jì)算中不考慮風(fēng)時(shí)的影響，可按定常波計(jì)算。風(fēng)區(qū)水深d可按風(fēng)區(qū)內(nèi)水域平均深度確定。o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l 海港水文規(guī)范中由風(fēng)計(jì)算波浪 深水 淺水o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l波浪傳播變形波浪從深水傳播到破碎點(diǎn)，波浪周期保持不變。波長(zhǎng)和波浪相速度同步減小波浪群速度先增加后減小波浪從深水傳播到淺水，在中等

10、深度水深范圍內(nèi)波高略有減小，進(jìn)入淺水區(qū)后則迅速增加。深水區(qū)群速度為相速度一半，淺水區(qū)群速度等于相速度。波浪從深水傳播到淺水，波峰變尖，波谷變坦。淺水效應(yīng)：淺水效應(yīng)：波浪正向傳入淺水區(qū)，由于水深遞減，除波長(zhǎng)、波速逐漸減小外，波高也會(huì)因?yàn)椴軅鞑ニ俣鹊淖兓兓?。水深減小而引起的波高變化，稱為淺水效應(yīng)。波浪折射：波浪折射：波浪進(jìn)入淺水后，波速和波長(zhǎng)隨水深變淺而減小。當(dāng)波浪與水下等深線成斜向傳播時(shí)，水深較大處的波浪傳播速度快于淺水處的波浪傳播速度，使波浪的傳播方向逐漸發(fā)生變化，最終趨向與海岸線垂直。這一現(xiàn)象稱為波浪折射。o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l波浪傳播變形o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)

11、計(jì)波浪計(jì)算近岸淺水區(qū)波浪變形計(jì)算，宜采用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行波浪淺水變形、折射、繞射計(jì)算。淺水變形l波浪傳播變形o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算近岸淺水區(qū)波浪變形計(jì)算，宜采用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行波浪淺水變形、折射、繞射計(jì)算。淺水變形折射系數(shù)o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算反射和透射繞射波浪淺水變形計(jì)算應(yīng)算至海堤堤前1/2波長(zhǎng)處波浪破碎波浪破碎碎碎/激浪帶激浪帶破浪帶破浪帶沖浪帶沖浪帶o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算規(guī)則波在淺水中發(fā)生破碎不規(guī)則波在淺水中發(fā)生破碎 0.88緩坡i1/140時(shí)候，破波數(shù)o 4 4、

12、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l設(shè)計(jì)波浪計(jì)算實(shí)際應(yīng)用案例規(guī)劃中的廣東茂名博賀新港規(guī)劃圖o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l設(shè)計(jì)波浪計(jì)算實(shí)際應(yīng)用案例風(fēng)浪模型的建立平均水位下重現(xiàn)期50年一遇EESE、SSSW向H13%波矢量o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l設(shè)計(jì)波浪計(jì)算實(shí)際應(yīng)用案例風(fēng)浪模型的驗(yàn)證平均水位下-20m等深線處的設(shè)計(jì)波高資料與模型計(jì)算有效波高對(duì)比表o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l設(shè)計(jì)波浪計(jì)算實(shí)際應(yīng)用案例o 4 4、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算l海堤設(shè)計(jì)需要的設(shè)計(jì)波浪計(jì)算實(shí)例l 堤堤線布置應(yīng)遵循以下主要原則：線布置應(yīng)遵循以下主要原則： 堤線布置應(yīng)服從治導(dǎo)線或規(guī)劃岸線的要求。 堤線走向宜選取對(duì)防浪有利的方向，避開(kāi)強(qiáng)風(fēng)和波浪的正面襲擊。 堤線布置宜利用已有舊堤線和有利地形，選擇工程地質(zhì)條件較好、灘面沖淤穩(wěn)定的地基，避開(kāi)古河道、古沖溝和尚未穩(wěn)定的潮流溝等地層復(fù)雜的地段。 堤線布置應(yīng)與人海河道的擺動(dòng)范圍及備用流路統(tǒng)一規(guī)劃布局，避免影響人海河道、人海流路的管理使用。 堤線宜平滑順直，避免曲折轉(zhuǎn)點(diǎn)過(guò)多，轉(zhuǎn)折段連接應(yīng)平順。迎浪向不宜布置成凹向，無(wú)法避免時(shí)，凹角應(yīng)大于l50。 堤線布置與城區(qū)景觀、道路等結(jié)