上海海事大學(xué)海岸工程學(xué)

1、 海岸線（coastline）：海洋與陸地的交界線稱(chēng)為海岸線。2、 海岸帶定義：海洋與陸地相接的地帶,是自然界水圈、巖石圈、大氣圈和生物圈四個(gè)圈層相互作用最頻繁、最活躍之處，具有獨(dú)特的兼有海、陸兩種不同屬性的環(huán)境特征。范圍：海岸線向陸地延伸10km左右；向海擴(kuò)展到10-15m等深線。組成：潮上帶、潮間帶和潮下帶潮上帶：位于高潮位之上的區(qū)域?yàn)槌鄙蠋В?8%）潮間帶：位于高潮位和低潮位之間的區(qū)域稱(chēng)為潮間帶（7%）潮下帶：位于低潮位以下的區(qū)域?yàn)槌毕聨В?5%）。3、 根據(jù)海岸的形態(tài)、成因、物質(zhì)組成和發(fā)展階段等特基巖海岸定義：一般是陸地山脈或丘陵延伸與海面相交，經(jīng)過(guò)波浪作用形成的海岸。分布范圍：我國(guó)有5000多km,占了總海岸線的1/4,我國(guó)的山東半島、遼東半島及杭州灣以南的浙、閩、臺(tái)、粵、桂、瓊等省，基巖海岸廣為分布。特點(diǎn)1.岸線曲折,岬灣相間,侵蝕和堆積交錯(cuò)變化岸坡陡峭,岸灘甚窄,地形橫向變化顯著海動(dòng)力因素以波浪為主,在不同高度上海蝕形態(tài)發(fā)育.砂礫質(zhì)海岸 分布范圍：礫質(zhì)海帶，我國(guó)主要分布遼東半島、山東半島、臺(tái)灣、廣東、廣西及海南都有這種海岸分布。砂質(zhì)海帶，我國(guó)主要分布青島、海南、廣東、臺(tái)灣等地區(qū)。特點(diǎn)1、岸線平直，岸灘較基巖段寬，岸坡比較緩；2、 堆積地貌發(fā)育，常伴有岸壩和離岸壩構(gòu)成的沙壩構(gòu)成瀉湖形態(tài)；3、 以波浪為主要?jiǎng)恿σ蛩?，泥沙有沿岸運(yùn)動(dòng)和橫向運(yùn)動(dòng)。這類(lèi)海岸是發(fā)展旅游、漁港的良好場(chǎng)所淤泥質(zhì)海岸 定義：主要由江河攜帶入海的大量細(xì)顆粒泥沙，在波浪和潮流的作用下輸運(yùn)沉積形成。分布范圍：河北與天津（渤海灣）、山東（黃河三角洲、萊州灣）、江蘇（廢黃河三角洲、南黃海輻射沙洲）、上海（長(zhǎng)江口、杭州灣）、浙江（杭州灣、錢(qián)塘江口）、福建（閩江口以北）、廣東（韓江三角洲、珠江三角洲）特點(diǎn)：岸線平直、一般位于大河河口兩側(cè)；岸坡坦緩；組成泥沙顆粒很細(xì)并常含有機(jī)質(zhì)；潮流、波浪作用顯著，以潮流作用為主；潮灘沖淤變換頻繁。這類(lèi)海岸的岸灘涂資源豐富，有利于發(fā)展海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖、發(fā)展海涂圈圍成陸地用于開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)等其他產(chǎn)業(yè)。生物海岸紅樹(shù)林海岸分布范圍：主要分布在福建，臺(tái)灣的基隆\淡水和臺(tái)北，兩廣.特點(diǎn)：紅樹(shù)科目的植物在淤泥質(zhì)海岸很好繁殖；紅樹(shù)林有利于防浪、消浪、保灘促淤。珊瑚礁海岸分布范圍：海南諸島、臺(tái)灣、澎湖列島和兩廣三、我國(guó)海岸帶環(huán)境特征海岸線的形態(tài)變化以及海岸帶地貌的演變是海\陸二者動(dòng)力作用的結(jié)果，所以強(qiáng)烈的太平洋風(fēng)浪和潮汐\多邊的大陸海岸物質(zhì)組成和構(gòu)造\陸地的地理緯度差異以及長(zhǎng)期頻繁的人類(lèi)活動(dòng)是影響海岸帶自然環(huán)境的重要因素.我國(guó)海岸帶的環(huán)境特征:1、災(zāi)害性天氣頻繁2、大陸與海洋作用強(qiáng)烈3、人類(lèi)活動(dòng)影響顯著1、 災(zāi)害性天氣包括寒潮,臺(tái)風(fēng),暴雨,大霧等.主要是前兩者.寒潮定義:是冷空氣過(guò)境,其溫度降低10度以上.臺(tái)風(fēng)的定義:在熱帶海洋上的一種強(qiáng)烈的氣旋性風(fēng)暴.?暴雨定義:日降雨大雨50mm.（我國(guó)分布不均勻）大風(fēng)定義和種類(lèi)（最大風(fēng)速大雨8m/s）設(shè)計(jì)海岸工程時(shí)特別關(guān)注的因素:1.寒潮的破壞性北方海岸工程所特別關(guān)注的2.臺(tái)風(fēng)的破壞性 風(fēng)暴潮2、大陸與海洋作用強(qiáng)烈 海岸建筑物許重點(diǎn)考慮的因素:1）陸相作用因素:泥沙 我國(guó)主要河系年平均徑流量為1.6億方,泥沙17.5億方,6億溶解物.2） 海相作用因素:潮汐、風(fēng)浪和涌浪、海嘯3） 其他因素：氣候、海域地形、入海河流等3、人類(lèi)活動(dòng)影響顯著 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)上游流域的影響：徑流和入海泥沙實(shí)例：黃河、長(zhǎng)江海岸工程對(duì)海岸帶的影響：建港、丁壩、擋潮閘、圍墾實(shí)例：錢(qián)塘江、長(zhǎng)江口深水航道整治、大小洋山等等四、海岸帶資源A、 空間資源：海域 于建設(shè)港口：深水深用，淺水淺用土地B、 物質(zhì)資源：淡水資源、海水資源、海洋生物資源、植物資源、礦石資源、海洋能資源C、 環(huán)境資源：旅游資源、自然保護(hù)區(qū)第二節(jié)海岸線沖淤變化的影響因素海岸工程建筑物設(shè)計(jì)必須特別關(guān)注的幾個(gè)因素長(zhǎng)期因素：海平面上升影響或地面沉降引起岸線蝕退。短期因素：波浪、沿岸流、潮流、人類(lèi)活動(dòng)等一、 海平面上升?起因：溫室氣體過(guò)度排放?現(xiàn)狀：2mm/y,未來(lái)危害：100年升20cm以上，預(yù)測(cè)今后100年海平面上升至50?200cm.危害：1.原來(lái)海平面以上的陸地受沖刷而消失.有些地方海平面上升引起的沖刷要比直接淹沒(méi)的陸地?cái)?shù)量大的多．2．將引起低地排水困難，陸地容易形成內(nèi)澇，咸水沿江河上溯能力增強(qiáng)，土地鹽堿化，河床抬高，影響航運(yùn).危害實(shí)例：荷蘭、上海等將受淹沒(méi)海平面上升將成為我們海岸水利工程技術(shù)人員和其他相關(guān)研究人員重要研究?jī)?nèi)容.二、 波浪作用以及沿岸流泥沙運(yùn)動(dòng)方式：橫向和沿岸導(dǎo)致海岸變化形式：橫向運(yùn)動(dòng)引起的岸灘剖面變化一般表現(xiàn)為泥沙在離岸區(qū)和岸邊之間來(lái)回往復(fù)搬運(yùn)，岸線也是在平均岸線之間周期性擺動(dòng).研究的難點(diǎn)：波、流相互作用下的泥沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理——般需要通過(guò)物理模型，目前數(shù)學(xué)模型有困難三、 潮流作用潮流動(dòng)力對(duì)于淤泥質(zhì)平緩海岸起了重要的作用，其可以引起大規(guī)模的泥沙水平搬運(yùn)，特別是在波浪掀沙情況下.所謂波浪淘沙，潮流輸沙實(shí)例：江蘇蘇北海岸的動(dòng)力環(huán)境就是這中.其潮差打5.5米，流速達(dá)2米/s四、 人類(lèi)活動(dòng)影響海岸侵蝕人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)沿岸的波浪\水流和泥沙運(yùn)移將產(chǎn)生不同程度的影響，導(dǎo)致岸灘剖面改變\岸線調(diào)整或者岸灘沖淤平衡.修建丁壩：在有沿岸泥沙運(yùn)動(dòng)的海岸修建丁壩或干擾海岸的沖淤積圍海工程：圍海會(huì)顯著改變當(dāng)?shù)氐暮Ｓ蛄鲌?chǎng)，若規(guī)劃不當(dāng)，很容易破壞當(dāng)?shù)馗浇陌稙┢胶猓瓉?lái)的地貌形態(tài)和底質(zhì)分布發(fā)生改變，還可能使局部生態(tài)環(huán)境惡化.導(dǎo)致某些水產(chǎn)資源的衰退甚至滅絕無(wú)序開(kāi)采海岸帶資源：無(wú)序開(kāi)采海岸帶資源將導(dǎo)致海岸動(dòng)力的改變，影響整體海岸的演變。例：采沙采珊瑚礁3我國(guó)海岸防護(hù)和圍海工程現(xiàn)狀海岸防護(hù)：保護(hù)海岸線免遭波浪，水流的侵蝕和防止風(fēng)暴潮對(duì)濱海地區(qū)的襲擊。具體工程包括：海堤、護(hù)岸和保灘促淤等工程。1、 海堤：在浙江也叫海塘，比較著名的錢(qián)塘江海塘。2、 保灘促淤工程：定義：防止岸灘被波浪、水流淘刷、促使泥沙在海堤前灘面上落淤、達(dá)到保灘有保堤的目的。（保堤必先保灘） 具體工程措施：丁壩、順壩以及植物保灘等第二章海岸動(dòng)力因素 波浪（wave） 潮汐（tide）一、理論波浪要素—'于向單濁動(dòng)的fHirwrniE--條正弦曲疑力口 加1禺—i聲示.曲純的皿商點(diǎn)林劉波葉*曲純旳城低點(diǎn)標(biāo)為誠(chéng)奇■相鄰兩破昨（:戰(zhàn)波奮》之冋州水平-距締林為強(qiáng)坨f；O”相鄰網(wǎng)誠(chéng)”毎￡衣占-￡*脊〉砸過(guò)妹圖淮點(diǎn)朋毎厲的曰寸冋碎希周算M<T'^o迪慾"進(jìn)馬十專(zhuān)搐旳謹(jǐn)隨C-AZ^o從波■母測(cè)誠(chéng)谷之冋的鈕直踩禺務(wù)旳波問(wèn)<3，玻馬兇一半?=J4f/2禰為搏幅，足描水康廟園開(kāi)瑋平摘竝何的問(wèn)上€或廬1下）曲最大蜓直位讎Q洼石5弓破民Ntr匕稱(chēng)丹波陡：.01占—》表示口柱：白：用坐捋系上口取涯TEI為去一孑平阻T.盪濁虧tJ?&土方『可傳J皤.疲庇在y右應(yīng)I將d臣威一糸程,誅統(tǒng)褲為誠(chéng)氣號(hào)?與毗咗絞華盲描冋SSt浪彳專(zhuān)冊(cè)右向竝線祐為波間線0宦高淋離陽(yáng)r箱需對(duì)基権面表示潮位（即海曲相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的鉛直髙度）±tt? 下藏 弼4L<c)圖7-2宦高淋離陽(yáng)r箱需對(duì)基権面表示潮位（即海曲相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的鉛直髙度）±tt? 下藏 弼4L<c)圖7-2各類(lèi)型潮汐的月過(guò)程曲線（據(jù)文獻(xiàn)〔2［）二、設(shè)計(jì)波浪設(shè)計(jì)波浪：在確定波浪對(duì)各種不同類(lèi)型海岸工程建筑物的作用力時(shí)，定義的一個(gè)合理的代表意義的波浪要素。設(shè)計(jì)波浪的波浪要素中最重要的是波高。工程上常用的波高包括：平均波高（）：累積頻率波高（）：1/10大波（ ）：有效波高（）：幾種常見(jiàn)的換算關(guān)系：潮汐定義：海水在天體引潮力的作用下所產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng)。習(xí)慣上將海水鉛直向漲落稱(chēng)潮汐，而海水在平方向的流動(dòng)稱(chēng)潮流。一、潮汐的類(lèi)型從各地的潮汐觀測(cè)曲線町以看出，無(wú)論是漲、落潮時(shí)，還是潮高、潮差都呈現(xiàn)出周期性的變化,根據(jù)潮汐漲落的周期和潮差的情況，可以把潮汐大體分為如下的4種類(lèi)型：正規(guī)半日潮在一個(gè)太陰日（約24時(shí)50分）內(nèi)，有兩次高潮和兩次低潮，從高潮到低潮和從低潮到高潮的潮差幾乎相等，這類(lèi)嘲汐就叫做正規(guī)半日潮（圖7-2a）0高潮：潮汐升降的一個(gè)周期中，海面升至最高時(shí)稱(chēng)為高潮；低潮：海面降至最低時(shí)稱(chēng)為低潮。潮差：相鄰高潮與低潮的水位高度差稱(chēng)為潮差。平潮和停潮不同的潮汐類(lèi)型 半日潮日潮混合潮不正規(guī)半日潮在一個(gè)朔望月中的大多數(shù)日子里，每個(gè)太陰日內(nèi)一般可有兩次高潮和兩次低潮；但有少數(shù)日子（當(dāng)月赤緯較大的時(shí)候〉，第二次高潮很小,半日潮特征就不顯著，這類(lèi)潮汐就叫做不正規(guī)半日潮（圖7-2b）0正規(guī)日潮在一個(gè)太陰日內(nèi)只有一次高潮和一次低潮，像這樣的一種潮汐就叫正規(guī)日潮，或稱(chēng)正規(guī)全日潮（圖7-2c）。不正規(guī)日潮圖7-2d是不正規(guī)日潮潮汐過(guò)程曲線。顯然，這類(lèi)潮汐在一個(gè)朔望月中的大多數(shù)日子里具有日潮型的特征，但有少數(shù)日子（當(dāng)月赤緯接近二、設(shè)計(jì)潮位（水位）定義：設(shè)計(jì)潮位是指港口水工建筑物在正常使用條件下的潮位（水位）。海岸工程中的設(shè)計(jì)潮位包括：設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位；極端高水位和極端低水位。設(shè)計(jì)高（低）水位計(jì)算：1）設(shè)計(jì)潮位的標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)高水位應(yīng)采用高潮累積頻率10％的潮位，簡(jiǎn)稱(chēng)高潮10%；設(shè)計(jì)低水位應(yīng)采用低潮累積率90％的潮位，簡(jiǎn)稱(chēng)低潮90%。2）資料年限 應(yīng)有多年或至少完整一年逐日每小時(shí)的實(shí)測(cè)潮位資料。3）設(shè)計(jì)潮位的推算方法 設(shè)計(jì)潮位的推算采用繪制高潮或低潮累積頻率曲線。高潮或低潮累積頻率統(tǒng)計(jì)步驟：1、從潮位資料中摘取各次的高潮或低潮位值，統(tǒng)計(jì)其在不同潮位極內(nèi)的出現(xiàn)次數(shù)，潮位級(jí)的劃分采用10cm為一級(jí)；2、由高至低逐級(jí)進(jìn)行累積出現(xiàn)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)；3、各潮位級(jí)的累積頻率為年或多年的高潮或低潮總潮次除各潮位級(jí)相應(yīng)的累積出現(xiàn)次數(shù)。4、在方格紙上以縱坐標(biāo)表示潮位，以橫坐標(biāo)表示累積頻率，將各累積頻率值點(diǎn)于相應(yīng)潮位級(jí)下限處，連繪成高潮或低潮累積頻率曲線，然后在曲線上摘取高潮10%或低潮90%的潮位值。高潮或低潮的累積頻率曲線：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)設(shè)計(jì)上采用這類(lèi)曲線時(shí)，常取用高潮累積頻率為10％所對(duì)應(yīng)的潮位作為設(shè)計(jì)高水位，低潮累積頻率為90％所對(duì)應(yīng)的潮位作為設(shè)計(jì)低水位。極端高（低）水位計(jì)算：1） 極端潮位的標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)《海港水文規(guī)范》中規(guī)定，采用年頻率統(tǒng)計(jì)的方法推求50年一遇的高、低潮位作為極端水位。2） 資料年限為了確定極端高、低水位，在應(yīng)用頻率分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，要求應(yīng)具有不少于20年的年最高、最低潮位實(shí)測(cè)資料，并須調(diào)查歷史上出現(xiàn)的特殊水位。3）極端水位的推算方法A、 年頻率統(tǒng)計(jì)的方法B、 資料中有特大值時(shí)設(shè)計(jì)高潮位的推算方法C、 資料短缺情況下設(shè)計(jì)高潮位的推算第三章海岸防護(hù)工程海堤（Seadyke）定義：在河口、海岸地區(qū)，為了防止大潮的高潮和風(fēng)暴潮的泛濫及其伴隨風(fēng)浪的侵襲造成土地淹沒(méi)，在沿岸原有地面上修筑的一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)?yè)跛慕ㄖ?。海堤?guī)劃和布置原則：1、統(tǒng)一規(guī)劃、綜合利用2、注意生態(tài)環(huán)境3、多方案比選4、堤軸線避免過(guò)多曲折5、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按實(shí)際用途和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況合理確定海堤設(shè)計(jì)需要解決的三個(gè)問(wèn)題：一、水文動(dòng)力要素的確定二、結(jié)構(gòu)的確定三、地基的處理水文動(dòng)力要素的確定:1、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2、設(shè)計(jì)潮位的確定3、設(shè)計(jì)波要素的確定一、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：1、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：海堤不利情況下潮位和波浪的設(shè)計(jì)組合標(biāo)準(zhǔn)。2、 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定依據(jù)：首先根據(jù)其保護(hù)對(duì)象的重要性和被保護(hù)的人口或土地面積,確定海堤的防潮標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)防潮標(biāo)準(zhǔn)將海堤劃分為不同的等級(jí),然后按不同等級(jí)計(jì)算決定一定累積頻率和重現(xiàn)期下的