一級建造師培訓(xùn)港口航道工程專業(yè)技術(shù)課件

港口航道工程的水文、氣象掌握波浪要素、不規(guī)則波和規(guī)則波、波浪玫瑰圖、常用波高統(tǒng)計特種值波浪：在外力作用下具有自由面的液體質(zhì)點偏離其平衡位置的有規(guī)律的震動，如下圖。港口航道工程的水文、氣象掌握波浪要素、不規(guī)則波和規(guī)則波、波浪1一、波浪要素

波高：相鄰波峰與波谷的高度差，H

波長：相鄰兩波峰或相鄰兩波谷間的距離L稱為被長，（清楚所謂上跨零點和下跨零點）。波陡：波高H與波長L的比值δ=H／L稱為波陡。波浪周期：在一固定點上觀測，連續(xù)兩次出現(xiàn)波峰或兩次出現(xiàn)波谷的時間T稱為周期。波速：波形傳播的速度c稱為波速，規(guī)則波的波速等于其波長與周期的比值，

c＝L／T。

一、波浪要素2從時間和空間看，各個波浪要素都是不相同的，是不規(guī)則的隨機現(xiàn)象，此種波浪稱為不規(guī)則波。為了研究方便，將此不規(guī)則波的波浪系列用一個理想的、波浪要素相同的波浪系列代替，此種理想的波浪稱為規(guī)則波。三、波浪玫瑰圖表示某地各個不同方向各級波浪出現(xiàn)頻率的圖，每個葉瓣的指向表示波浪的方向，寬度表示波高。將波高或周期分級統(tǒng)計（波高可每隔0.5m為一級，周期每隔1s為一級），一般要1-3年的資料。四、常用波高統(tǒng)計特種值海洋中的波浪非常復(fù)雜，但又有一定的統(tǒng)計規(guī)律。可以發(fā)現(xiàn)，特別大和特別小的波浪出現(xiàn)的頻率很小，而波高接近平均值的波浪個數(shù)所占比重最大。二、規(guī)則波與不規(guī)則波二、規(guī)則波與不規(guī)則波3（1）平均波高H．：所有波浪的波高的算術(shù)平均值稱為平均波高。（2）最大波高Hmax,：在波高統(tǒng)計樣本中的最大的波的波高。有時根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律推算出的在某種條件下出現(xiàn)的最大波高。（3）1/10大波波高H1/10：海浪連續(xù)記錄中波高總個數(shù)的1/10個大波的波高平均值，其對應(yīng)周期的平均值為1/10大波周期（T1/10）。（4）有效波高Hs（H1/3）海浪連續(xù)記錄中波高總個數(shù)的1/3個大波的波高平均值，其對應(yīng)周期的平均值為有效波周期（Ts）。Hs的波高，其大小和海面上定期出現(xiàn)的顯著大波的平均波高相近，因而也稱其為顯著波高。通常幾種波高的含義（1）平均波高H．：所有波浪的波高的算術(shù)平均值稱為平均波高。4潮汐類型、潮位基準(zhǔn)面、設(shè)計潮位潮汐：海洋中的海水受月亮和太陽作用所產(chǎn)生的一種規(guī)律性升降運動。一、潮汐類型（根據(jù)周期）(一)半日潮周期為半個太陽日（每太陽日為24h50min）的潮汐。特征：兩次潮位（高或低潮位）相差不大，兩次相鄰的潮差幾乎相等，兩次相鄰的高潮位之間的時間間隔幾乎相同，約12h25min。我國大多數(shù)港口的潮汐屬于此種情況。(二)日潮周期為一個太陽日的潮汐，每日只有一次水位漲落；如北海港的潮汐屬于此種情況。(三)混合潮兩種情況

1.不正規(guī)半日潮混合潮，實質(zhì)是不正規(guī)半日潮，在一個太陽日中也是兩次高潮和低潮，但兩次相鄰的潮高不相等；如香港港的潮汐屬于此種情況。

2.不正規(guī)日潮混合潮，在半個月中出現(xiàn)日潮天數(shù)不到一半，其余的天數(shù)為不正規(guī)半日潮混合潮；如榆林港的潮汐屬于此種情況。潮汐類型、潮位基準(zhǔn)面、設(shè)計潮位潮汐：海洋中的海水受月亮和太陽5平均海平面高程：即在多年潮位觀測資料中，取每小時潮位觀測值的平均值，也稱平均潮位。平均海平面是作為計算陸地海拔高度的起算面。1955年，規(guī)定黃海（青島驗潮站）平均海水面作為全國大地高程海拔高度的起算面。海圖深度基準(zhǔn)面就是計算海圖水深的起算面，一般也是潮汐的潮高起算面，通常也稱為潮高基準(zhǔn)面。海圖采用理論深度基準(zhǔn)面為海圖所標(biāo)深度的基準(zhǔn)面。這個基準(zhǔn)面是理論上可能出現(xiàn)的最低低潮潮面，要知道海中某日某時某點水深，只要將海圖所標(biāo)該點水深h加上翻汐表上該點的該日該時潮高就可得到。各國所用海圖基準(zhǔn)面很不一至，有的國家采用平均大潮低潮面，有的國家采用觀測的最低潮面，有的國家采用平均低潮面。海圖深度基準(zhǔn)面在大多數(shù)時間內(nèi)都應(yīng)在水面下，但又不是最低深度面，在某些很低的潮位時還會露出來。1956年以后我國基本統(tǒng)一采用理論深度基準(zhǔn)面為海圖深度基準(zhǔn)面，以理論最低潮位為海圖深度基準(zhǔn)面，亦為潮位基準(zhǔn)面。二、潮位基準(zhǔn)面平均海平面高程：即在多年潮位觀測資料中，取每小時潮位觀測值的61.海港工程中的設(shè)計潮位包括：設(shè)計高水位、設(shè)計低水位；極端高水位、極端低水位。各種潮位之間的關(guān)系如下圖。二、設(shè)計潮位1.海港工程中的設(shè)計潮位包括：設(shè)計高水位、設(shè)計低水位；極端高72.對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港，設(shè)計高水位應(yīng)采用高潮累計頻率10%的潮位，簡稱為高潮10%；設(shè)計低水位應(yīng)該采用低潮累計頻率90%的潮位，簡稱為低潮90%。

3.對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港，如已有歷時頻率統(tǒng)計資料，其設(shè)計高水位和設(shè)計低水位也可分別采用歷時累計頻率1%和98%的潮位。

4.對于汛期潮汐作用不明顯的河口港，設(shè)計高水位和設(shè)計低水位應(yīng)分別采用多年的歷時累計頻率1%和98%的潮位。

5.海港工程的極端高水位應(yīng)該采用重現(xiàn)期為50年的年極值高水位；極端低水位應(yīng)該采用重現(xiàn)期為50年的年極值低水位。2.對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港8掌握近岸海流特征一、近岸海流及其分類海流是流向和流速相對穩(wěn)定的大股海水在水平面上的運動。它是海水的常見運動形式之一。

近岸海域由于外海潮波運動、大氣水團(tuán)的遷移、風(fēng)和氣壓的變化的影響以及河川泄流、波浪破碎、地理因素等造成的海水流動，稱之為近岸海流。近岸海流主要是受外海海水流動的影響，但部分則是近岸水體所特有的，如波浪破碎后造成的沿岸流和離岸流、河川泄流造成的沿岸流等影響。海水的溫度、鹽度的差異而引起海水的密度分布不均勻，由此產(chǎn)生的水平壓強梯度力是產(chǎn)生海流的內(nèi)因之一。海上風(fēng)云和氣壓層的變化、江河徑流等，是海流發(fā)生的外因。

掌握近岸海流特征一、近岸海流及其分類9外海海水流動的形式按其生成原因可分為：風(fēng)海流、密度梯度流、氣壓梯度流、補償流、潮流等；按海流與海岸的相對關(guān)系，分為沿岸流、向岸流、裂流（即離岸流）。在港口與航道工程中，通常所指的近岸海流主要有三種：一是潮流；二是河口水流；三是沿岸流和裂流。外海海水流動的形式按其生成原因可分為：風(fēng)海流、密度梯度流、氣10二、近岸海流的特征近岸海流一般以潮流和風(fēng)海流為主。在某些情況下，由于波浪破碎產(chǎn)生的沿岸流和離岸流等也相當(dāng)顯著。河口區(qū)的水流一般以潮流和徑流為主。在某些情況下，鹽水楔異重流等也相當(dāng)顯著。在河口區(qū)，從上游來的淡水通過河口區(qū)泄入海中，而含有一定鹽分的海水則隨潮上溯，于是便發(fā)生了鹽水與淡水的混合和鹽水入侵問題。當(dāng)河道中徑流來勢較強而潮汐勢力較弱時，淡水因重力密度較小居于上層而向海中泄出，重力密度較大的鹽水位于底層并隨潮上溯而形成鹽水楔。二、近岸海流的特征近岸海流一般以潮流和風(fēng)海流為主。在某些情況11三、感潮河段內(nèi)的水流特性

感潮河段內(nèi)的水流具有下列特性：

1.在潮流界和潮區(qū)界之間，僅有水位升降的現(xiàn)象，而不存在指向上游的漲潮流；

2.在潮流界以下，漲落潮流呈往復(fù)形式，因有徑流加入，落潮流量大于漲潮流量；

3.漲潮歷時小于落潮歷時，漲潮歷時愈向上游愈短。三、感潮河段內(nèi)的水流特性感潮河段內(nèi)的水流具有下列特性：12

在河口區(qū)，潮流可以溯河而上，流向河流的上游，潮流所能達(dá)到的河流上游最遠(yuǎn)處稱為“潮流界”。潮流界以下的河段內(nèi)的水流，由于潮流作用，經(jīng)常發(fā)生順、逆流向的周期性變化。在潮流界以上河段內(nèi)的水流，流向雖總是順流而下的，由于還受到潮流的頂托作用，水位還有周期性升降的變化，這種水位變化越向上游越不顯著，到完全不受潮波影響處稱為“潮區(qū)界”。在河口區(qū)，潮流可以溯河而上，流向河流的上游，潮流所能13四、近岸海流特征值的確定近岸海區(qū)由于水深、地形的影響，在不同位置上海流的流速、流向均發(fā)生變化。當(dāng)用水工模型試驗、數(shù)值計算等方法預(yù)測港區(qū)的海流狀況時，也必須建立在實測資料的基礎(chǔ)上。在實測資料不足的情況下，風(fēng)海流分量可按有關(guān)公式計算。對于建造建筑物以后的海流狀況，根據(jù)工程需要可用數(shù)值模擬或物理模型試驗等方法預(yù)測。

四、近岸海流特征值的確定近岸海區(qū)由于水深、地形的影響，在不同14掌握海岸帶泥沙運動規(guī)律1.海岸帶分類海岸帶分為沙質(zhì)海岸帶和淤泥質(zhì)海岸帶。（1）沙質(zhì)海岸海岸帶一般指泥沙顆粒的中值粒徑大于0.1mm，顆粒間無粘結(jié)力；在高潮線附近，泥沙顆粒較粗，海岸剖面較陡；從高潮線到低潮線，泥沙顆粒逐漸變細(xì)，坡面變緩；在波浪破碎帶附近常出現(xiàn)一條或幾條平行于海岸的水下沙堤。沙質(zhì)海岸在我國主要分布在海南和廣西沿海及臺灣西海岸，如北海港、汕尾港等。掌握海岸帶泥沙運動規(guī)律1.海岸帶分類15

（2）淤泥質(zhì)海岸淤泥質(zhì)海岸一般指泥沙顆粒中的中值粒徑小于0.03mm，其中的淤泥顆粒之間有粘結(jié)力，在海水中呈絮凝狀態(tài)；灘面寬廣，坡度平坦，一般為1/2500～1/500。我國淤泥質(zhì)海岸長達(dá)4000km以上，主要分布在遼東灣、渤海灣、萊州灣和蘇北沿海以及長江口、杭州灣、珠江口等大江口、杭州灣、珠江口等大江、大河河口三角洲地帶。（2）淤泥質(zhì)海岸162.海岸帶的泥沙來源海岸帶的泥沙來源有河流來沙、鄰近岸灘來沙、當(dāng)?shù)匮掳肚治g來沙和海底來沙。一般以鄰近岸灘搬運來的泥沙為主；在河口附近，泥沙可能主要來自河流；當(dāng)海岸發(fā)生較快的侵蝕時，也能供應(yīng)較多的泥沙。2.海岸帶的泥沙來源17

3.海岸帶泥沙運動的一般規(guī)律海岸帶泥沙運動的一般規(guī)律如下：（1）沙質(zhì)海岸的泥沙運移形態(tài)有推移和懸移兩種。（2）淤泥質(zhì)海岸的泥沙運移形態(tài)以懸移為主，對較細(xì)顆粒的海岸底部可能有浮泥運動，對較粗顆粒的海岸底部有推移質(zhì)運動。（3）海岸帶泥沙運動方式可分為與海岸線垂直的橫向運動和與海岸線平行的縱向運動。3.海岸帶泥沙運動的一般規(guī)律184.波浪和海流對泥沙的作用

海岸港的淤積是泥沙在波浪和海流等動力因素綜合作用下的結(jié)果

（1）波浪的作用在沙質(zhì)海岸，波浪是造成泥沙運動的主要動力。大部分泥沙運動發(fā)生在波浪破碎區(qū)以內(nèi)，當(dāng)波浪的傳播方向與海岸線斜交時，波浪破碎后所產(chǎn)生的沿岸流將帶動泥沙順岸移動，沿岸泥沙流若遇到突堤等水工建筑物則將從其根部開始淤積，逐漸改變該處海岸線的走向。如沿岸泥輸沙量不大，新海岸線可不致延伸到堤頭，即達(dá)到新的動力平衡；如沿岸輸沙量很大，則新海岸線不斷向海方增長終將達(dá)到堤頭，在口門附近形成淺灘。對于島式防波堤，因堤后波浪掩護(hù)區(qū)內(nèi)沿岸輸沙動力減弱，泥沙將在堤后港域內(nèi)從岸邊向海方淤積，嚴(yán)重時可形成連島壩。4.波浪和海流對泥沙的作用

海岸港的淤積是泥沙在19在淤泥質(zhì)海岸，波浪主要起掀沙作用，掀起的泥沙除隨潮輸移外，風(fēng)后波浪消弱又常形成浮泥。此種浮泥除自身可能流動外，又易為潮流掀揚，轉(zhuǎn)化為懸移質(zhì)，增加了隨潮進(jìn)入港區(qū)和航道的泥沙數(shù)量。在淤泥質(zhì)海岸，波浪主要起掀沙作用，掀起的泥沙除隨潮輸移外，風(fēng)20（2）海流的作用在淤泥質(zhì)海岸，潮流是輸沙的主要動力，漲潮流強于落潮流的地區(qū)，漲潮流的方向指向輸沙方向，在波浪較弱的海岸區(qū)，潮流可能是掀沙的主要因素，潮流挾帶泥沙進(jìn)入港區(qū)和航道后，由于動力因素減弱，降低了挾沙能力，導(dǎo)致落淤。在沙質(zhì)海岸狹長海灣及海峽等地形條件下，海流流速較大，可對泥沙運動起主導(dǎo)作用，海流不僅起輸沙作用，還起掀沙作用。（2）海流的作用在淤泥質(zhì)海岸，潮流是輸沙的主要動力，漲潮流強21

5.河口外海岸港的淤積，除受波浪和海流對淺灘泥沙作用的影響外，河流的部分下泄泥沙還可能直接進(jìn)港。

6.在河口區(qū)，由于逕流和潮流等共同作用，常形成攔門沙礙航，鹽淡水交匯造成淤泥顆粒的絮凝現(xiàn)象，促進(jìn)了泥沙的淤積，淤積的部位常在鹽水楔頂端的滯流點附近。5.河口外海岸港的淤積，除受波浪和海流對淺灘泥沙作用的22掌握內(nèi)河的特征水位、泥沙運動規(guī)律

一、特征水位常見的特征水位有下列幾種：

1.最高水位：即在研究時期內(nèi)出現(xiàn)的最高水位。最高水位有：月最高水位、年最高水位、歷年最高水位。

2.最低水位：即在研究時期內(nèi)出現(xiàn)的最低水平。最低水位有：月最低水位、年最低水位、歷年最低水位。

3.平均水位：在研究時期內(nèi)水位的算術(shù)平均值，又可分為：月平均水位、年平均水位、歷年平均水位。掌握內(nèi)河的特征水位、泥沙運動規(guī)律234.平均最高水位：每年最高水位的算術(shù)平均值。5.平均最低水位：每年最低水位的算術(shù)平均值。6.正常水位：多年水位平均值。7.中水位：在研究時期的水位累積曲線（歷時曲線）上相當(dāng)于歷時50%的水位。4.平均最高水位：每年最高水位的算術(shù)平均值。24二、泥沙運動的一般規(guī)律

泥沙運動的基本狀態(tài)，床面上的泥沙，既具有可動性，也具有對運動的抗拒性，因此，在一種水流條件下，它會保持靜止?fàn)顟B(tài)；在另一種水流條件下，它會隨水流運動，泥沙由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)檫\動狀態(tài)的臨界水流條件，即為起動流速，當(dāng)流速小于起動流速時它保持靜止。由于海水在重力作用下由河源至河口不斷做功，水流對地面疏松物質(zhì)（泥沙或礫石）有顯著的侵蝕作用，其中隨河水流動的固體顆粒，即稱為泥沙（或固體逕流）。二、泥沙運動的一般規(guī)律

泥沙運動的基本狀態(tài)，床面上的泥沙，既25

泥沙在水中的運動狀態(tài)，主要可分為三大類，即懸移質(zhì)運動、推移質(zhì)運動和河床（層移）質(zhì)運動狀態(tài)。（一）懸移質(zhì)運動天然河道水流多屬紊動水流，在紊流中存在許多大小不等的紊動渦體，相互摻混著前進(jìn)，在紊流層之間不斷的產(chǎn)生動量交換，從而引起水流運動要素（流速、壓強等）的脈動。河床上的泥沙被水流沖起來以后，如遇到足夠的紊動渦體，就會懸浮在水中，成為懸移質(zhì)。懸移質(zhì)有一定的運動規(guī)律，當(dāng)水流條件、泥沙條件發(fā)生變化時，懸移質(zhì)運動也要按一定的規(guī)律發(fā)生變化，同時會引起河床的沖淤變化。泥沙在水中的運動狀態(tài)，主要可分為三大類26（二）推移質(zhì)運動河流中相對較粗的泥沙受水流的作用在河底附近滾動或滑動，或連滾帶滑向前移動，經(jīng)常與河床保持接觸。這種泥沙被稱為推移質(zhì)。當(dāng)床面上有一定數(shù)量的推移質(zhì)運動時，河床表面往往形成起伏的沙波。推移質(zhì)與懸移質(zhì)是互相聯(lián)系的，在同一種水流狀態(tài)下，推移質(zhì)中顆粒較小的部分與懸移質(zhì)中顆粒較粗的部分構(gòu)成彼此交錯狀態(tài)。前者主要以推移的方式運動，但也可能表現(xiàn)為暫時的浮游，后者主要以懸移的方式運動，但也可表現(xiàn)在暫時的滾動或躍移。就同一個泥沙組成來說，在較弱的水流情況下可以表現(xiàn)為推移質(zhì)，在較強的水流情況下，也可表現(xiàn)為懸移質(zhì)。(隨機現(xiàn)象)（二）推移質(zhì)運動27（三）躍移質(zhì)運動(經(jīng)典的理論不這么分類)

半懸移質(zhì)泥沙時而浮在上面，時而沉在床面順河底移動。固體顆粒上升和下降均取決于接近河床表面處的垂直分速變化。層移質(zhì)運動在河床表層,泥沙集體成層運動,稱為層移質(zhì)運動。（三）躍移質(zhì)運動(經(jīng)典的理論不這么分類)28掌握風(fēng)級、風(fēng)速對照表、大風(fēng)、風(fēng)玫瑰圖、降水

一、風(fēng)的基本資料風(fēng)的特征是用風(fēng)速和風(fēng)向兩個量值來表示的。風(fēng)速是空氣在單位時間內(nèi)所運動的距離，單位一般用米/秒（m/s）表示。風(fēng)向，即風(fēng)之來向，一般用16個方位來表示，在海上多用羅盤來測定。在海上，當(dāng)無風(fēng)速儀時，常利用海上的物象特征觀測風(fēng)速和風(fēng)向。掌握風(fēng)級、風(fēng)速對照表、大風(fēng)、風(fēng)玫瑰圖、降水一、風(fēng)的基本資料29二、風(fēng)級、風(fēng)速對照表目前的風(fēng)速用蒲福風(fēng)級來表示，見表1E411016-1。蒲福風(fēng)級按風(fēng)速大小不同分為12級。蒲福風(fēng)級表見書上表1E411016-1二、風(fēng)級、風(fēng)速對照表30

三、大風(fēng)風(fēng)速為17.2~20.7m/s或風(fēng)力超過8級的風(fēng)稱為大風(fēng)。一日如有此級風(fēng)出現(xiàn)，即視為大風(fēng)日。大風(fēng)對航運及海上作業(yè)都有很大危害，常造成重大事故；如與天文高潮相遇，常形成風(fēng)暴潮，使海水泛濫，危害更嚴(yán)重。我國沿海，東海沿岸大風(fēng)最多；其次是黃海、渤海沿岸；南海沿岸大風(fēng)最少。一般沿海島嶼的大風(fēng)比大陸岸邊的大風(fēng)多。三、大風(fēng)31

四、風(fēng)玫瑰圖在收集到氣象臺站的風(fēng)資料后，應(yīng)整理繪制成風(fēng)玫瑰圖（風(fēng)況圖）供工程規(guī)劃設(shè)計用。所謂風(fēng)玫瑰圖是指用來表達(dá)風(fēng)的時間段、風(fēng)向、風(fēng)速和頻率四個量的變化情況圖。風(fēng)玫瑰圖一般按16個方位繪制。這四個量有各種不同的組合方式，而且一幅風(fēng)玫瑰圖也常常不能表達(dá)出這四個量的全部情況，所以常按工程需要繪制各種形式的風(fēng)玫瑰圖。四、風(fēng)玫瑰圖32

1．風(fēng)向頻率玫瑰圖，將多年觀測資料分方向統(tǒng)計后，用百分?jǐn)?shù)表示風(fēng)在各個方向上的出現(xiàn)次數(shù)（頻率）。并以一定比例在極坐標(biāo)上繪制而成，見圖IE411016-1。圖中某一方向的線段長度與圖例中單位長度的比值即為該方向風(fēng)的頻率值。1．風(fēng)向頻率玫瑰圖，將多年觀測資料分方向統(tǒng)計后，用百分332．最大風(fēng)速玫瑰圖：從多年的觀測資料中找出各向多年內(nèi)的最大風(fēng)速以一定比例繪于極坐標(biāo)上而成，見圖1E411016-2。圖中某一方向的線段長度與圖例中單位長度的比值即為該方向的最大風(fēng)速。

2．最大風(fēng)速玫瑰圖：從多年的觀測資料中找出各向多年內(nèi)34一級建造師培訓(xùn)港口航道工程專業(yè)技術(shù)課件353、大于某一風(fēng)級的風(fēng)頻率玫瑰圖：如需要繪制大廠等于6級風(fēng)的頻率玫瑰圖，將各向大于和等于此級以上的次數(shù)相加，并以全部觀測數(shù)除之即得，見圖1E41l016-3。圖中某一方向的線段中陰影部分長度與圖例中單位長度的比值即為該方向大于等于6級風(fēng)的頻率。3、大于某一風(fēng)級的風(fēng)頻率玫瑰圖：如需要繪制大廠等于6級36一級建造師培訓(xùn)港口航道工程專業(yè)技術(shù)課件374、大風(fēng)日：指在某一觀測時段中出現(xiàn)超過某一風(fēng)速（如8級風(fēng)的風(fēng)速）的天數(shù)，如一天的觀測中出現(xiàn)一次或多次超過此值的風(fēng)速，均稱為一個大風(fēng)日。

5、臺風(fēng)與熱帶風(fēng)暴：臺風(fēng)是發(fā)生在東經(jīng)1800以西的北太平洋和南中國海的熱帶低壓氣旋(風(fēng)暴)。世界氣象組織將太平洋的風(fēng)暴分為三個等級：中心最大風(fēng)力在12級或12級以上的風(fēng)暴稱為臺風(fēng)，10~11級風(fēng)暴稱為強熱帶風(fēng)暴，8～9級風(fēng)暴稱為熱帶風(fēng)暴。低于8級的稱為熱帶低壓。4、大風(fēng)日：38五、降水

水以液態(tài)或固態(tài)從空中降向地面的自然現(xiàn)盤，稱為降水。

1、降水量量，系指空中降到地面上的液態(tài)以及固態(tài)(融化后)的水量，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上的積聚深度。降水量以毫米為單位，取一位小數(shù)。

2、降水強度，系指在單位時間內(nèi)的降水總量，通常取1h或1d為單位時間。我國沿海各港口多年平均降水量見表1E411016-2。五、降水水以液態(tài)或固態(tài)從空中降向地面的自然39港口航道工程的水文、氣象掌握波浪要素、不規(guī)則波和規(guī)則波、波浪玫瑰圖、常用波高統(tǒng)計特種值波浪：在外力作用下具有自由面的液體質(zhì)點偏離其平衡位置的有規(guī)律的震動，如下圖。港口航道工程的水文、氣象掌握波浪要素、不規(guī)則波和規(guī)則波、波浪40一、波浪要素

波高：相鄰波峰與波谷的高度差，H

波長：相鄰兩波峰或相鄰兩波谷間的距離L稱為被長，（清楚所謂上跨零點和下跨零點）。波陡：波高H與波長L的比值δ=H／L稱為波陡。波浪周期：在一固定點上觀測，連續(xù)兩次出現(xiàn)波峰或兩次出現(xiàn)波谷的時間T稱為周期。波速：波形傳播的速度c稱為波速，規(guī)則波的波速等于其波長與周期的比值，

c＝L／T。

一、波浪要素41從時間和空間看，各個波浪要素都是不相同的，是不規(guī)則的隨機現(xiàn)象，此種波浪稱為不規(guī)則波。為了研究方便，將此不規(guī)則波的波浪系列用一個理想的、波浪要素相同的波浪系列代替，此種理想的波浪稱為規(guī)則波。三、波浪玫瑰圖表示某地各個不同方向各級波浪出現(xiàn)頻率的圖，每個葉瓣的指向表示波浪的方向，寬度表示波高。將波高或周期分級統(tǒng)計（波高可每隔0.5m為一級，周期每隔1s為一級），一般要1-3年的資料。四、常用波高統(tǒng)計特種值海洋中的波浪非常復(fù)雜，但又有一定的統(tǒng)計規(guī)律?？梢园l(fā)現(xiàn)，特別大和特別小的波浪出現(xiàn)的頻率很小，而波高接近平均值的波浪個數(shù)所占比重最大。二、規(guī)則波與不規(guī)則波二、規(guī)則波與不規(guī)則波42（1）平均波高H．：所有波浪的波高的算術(shù)平均值稱為平均波高。（2）最大波高Hmax,：在波高統(tǒng)計樣本中的最大的波的波高。有時根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律推算出的在某種條件下出現(xiàn)的最大波高。（3）1/10大波波高H1/10：海浪連續(xù)記錄中波高總個數(shù)的1/10個大波的波高平均值，其對應(yīng)周期的平均值為1/10大波周期（T1/10）。（4）有效波高Hs（H1/3）海浪連續(xù)記錄中波高總個數(shù)的1/3個大波的波高平均值，其對應(yīng)周期的平均值為有效波周期（Ts）。Hs的波高，其大小和海面上定期出現(xiàn)的顯著大波的平均波高相近，因而也稱其為顯著波高。通常幾種波高的含義（1）平均波高H．：所有波浪的波高的算術(shù)平均值稱為平均波高。43潮汐類型、潮位基準(zhǔn)面、設(shè)計潮位潮汐：海洋中的海水受月亮和太陽作用所產(chǎn)生的一種規(guī)律性升降運動。一、潮汐類型（根據(jù)周期）(一)半日潮周期為半個太陽日（每太陽日為24h50min）的潮汐。特征：兩次潮位（高或低潮位）相差不大，兩次相鄰的潮差幾乎相等，兩次相鄰的高潮位之間的時間間隔幾乎相同，約12h25min。我國大多數(shù)港口的潮汐屬于此種情況。(二)日潮周期為一個太陽日的潮汐，每日只有一次水位漲落；如北海港的潮汐屬于此種情況。(三)混合潮兩種情況

1.不正規(guī)半日潮混合潮，實質(zhì)是不正規(guī)半日潮，在一個太陽日中也是兩次高潮和低潮，但兩次相鄰的潮高不相等；如香港港的潮汐屬于此種情況。

2.不正規(guī)日潮混合潮，在半個月中出現(xiàn)日潮天數(shù)不到一半，其余的天數(shù)為不正規(guī)半日潮混合潮；如榆林港的潮汐屬于此種情況。潮汐類型、潮位基準(zhǔn)面、設(shè)計潮位潮汐：海洋中的海水受月亮和太陽44平均海平面高程：即在多年潮位觀測資料中，取每小時潮位觀測值的平均值，也稱平均潮位。平均海平面是作為計算陸地海拔高度的起算面。1955年，規(guī)定黃海（青島驗潮站）平均海水面作為全國大地高程海拔高度的起算面。海圖深度基準(zhǔn)面就是計算海圖水深的起算面，一般也是潮汐的潮高起算面，通常也稱為潮高基準(zhǔn)面。海圖采用理論深度基準(zhǔn)面為海圖所標(biāo)深度的基準(zhǔn)面。這個基準(zhǔn)面是理論上可能出現(xiàn)的最低低潮潮面，要知道海中某日某時某點水深，只要將海圖所標(biāo)該點水深h加上翻汐表上該點的該日該時潮高就可得到。各國所用海圖基準(zhǔn)面很不一至，有的國家采用平均大潮低潮面，有的國家采用觀測的最低潮面，有的國家采用平均低潮面。海圖深度基準(zhǔn)面在大多數(shù)時間內(nèi)都應(yīng)在水面下，但又不是最低深度面，在某些很低的潮位時還會露出來。1956年以后我國基本統(tǒng)一采用理論深度基準(zhǔn)面為海圖深度基準(zhǔn)面，以理論最低潮位為海圖深度基準(zhǔn)面，亦為潮位基準(zhǔn)面。二、潮位基準(zhǔn)面平均海平面高程：即在多年潮位觀測資料中，取每小時潮位觀測值的451.海港工程中的設(shè)計潮位包括：設(shè)計高水位、設(shè)計低水位；極端高水位、極端低水位。各種潮位之間的關(guān)系如下圖。二、設(shè)計潮位1.海港工程中的設(shè)計潮位包括：設(shè)計高水位、設(shè)計低水位；極端高462.對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港，設(shè)計高水位應(yīng)采用高潮累計頻率10%的潮位，簡稱為高潮10%；設(shè)計低水位應(yīng)該采用低潮累計頻率90%的潮位，簡稱為低潮90%。

3.對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港，如已有歷時頻率統(tǒng)計資料，其設(shè)計高水位和設(shè)計低水位也可分別采用歷時累計頻率1%和98%的潮位。

4.對于汛期潮汐作用不明顯的河口港，設(shè)計高水位和設(shè)計低水位應(yīng)分別采用多年的歷時累計頻率1%和98%的潮位。

5.海港工程的極端高水位應(yīng)該采用重現(xiàn)期為50年的年極值高水位；極端低水位應(yīng)該采用重現(xiàn)期為50年的年極值低水位。2.對于海岸港和潮汐作用明顯的河口港47掌握近岸海流特征一、近岸海流及其分類海流是流向和流速相對穩(wěn)定的大股海水在水平面上的運動。它是海水的常見運動形式之一。

近岸海域由于外海潮波運動、大氣水團(tuán)的遷移、風(fēng)和氣壓的變化的影響以及河川泄流、波浪破碎、地理因素等造成的海水流動，稱之為近岸海流。近岸海流主要是受外海海水流動的影響，但部分則是近岸水體所特有的，如波浪破碎后造成的沿岸流和離岸流、河川泄流造成的沿岸流等影響。海水的溫度、鹽度的差異而引起海水的密度分布不均勻，由此產(chǎn)生的水平壓強梯度力是產(chǎn)生海流的內(nèi)因之一。海上風(fēng)云和氣壓層的變化、江河徑流等，是海流發(fā)生的外因。

掌握近岸海流特征一、近岸海流及其分類48外海海水流動的形式按其生成原因可分為：風(fēng)海流、密度梯度流、氣壓梯度流、補償流、潮流等；按海流與海岸的相對關(guān)系，分為沿岸流、向岸流、裂流（即離岸流）。在港口與航道工程中，通常所指的近岸海流主要有三種：一是潮流；二是河口水流；三是沿岸流和裂流。外海海水流動的形式按其生成原因可分為：風(fēng)海流、密度梯度流、氣49二、近岸海流的特征近岸海流一般以潮流和風(fēng)海流為主。在某些情況下，由于波浪破碎產(chǎn)生的沿岸流和離岸流等也相當(dāng)顯著。河口區(qū)的水流一般以潮流和徑流為主。在某些情況下，鹽水楔異重流等也相當(dāng)顯著。在河口區(qū)，從上游來的淡水通過河口區(qū)泄入海中，而含有一定鹽分的海水則隨潮上溯，于是便發(fā)生了鹽水與淡水的混合和鹽水入侵問題。當(dāng)河道中徑流來勢較強而潮汐勢力較弱時，淡水因重力密度較小居于上層而向海中泄出，重力密度較大的鹽水位于底層并隨潮上溯而形成鹽水楔。二、近岸海流的特征近岸海流一般以潮流和風(fēng)海流為主。在某些情況50三、感潮河段內(nèi)的水流特性

感潮河段內(nèi)的水流具有下列特性：

1.在潮流界和潮區(qū)界之間，僅有水位升降的現(xiàn)象，而不存在指向上游的漲潮流；

2.在潮流界以下，漲落潮流呈往復(fù)形式，因有徑流加入，落潮流量大于漲潮流量；

3.漲潮歷時小于落潮歷時，漲潮歷時愈向上游愈短。三、感潮河段內(nèi)的水流特性感潮河段內(nèi)的水流具有下列特性：51

在河口區(qū)，潮流可以溯河而上，流向河流的上游，潮流所能達(dá)到的河流上游最遠(yuǎn)處稱為“潮流界”。潮流界以下的河段內(nèi)的水流，由于潮流作用，經(jīng)常發(fā)生順、逆流向的周期性變化。在潮流界以上河段內(nèi)的水流，流向雖總是順流而下的，由于還受到潮流的頂托作用，水位還有周期性升降的變化，這種水位變化越向上游越不顯著，到完全不受潮波影響處稱為“潮區(qū)界”。在河口區(qū)，潮流可以溯河而上，流向河流的上游，潮流所能52四、近岸海流特征值的確定近岸海區(qū)由于水深、地形的影響，在不同位置上海流的流速、流向均發(fā)生變化。當(dāng)用水工模型試驗、數(shù)值計算等方法預(yù)測港區(qū)的海流狀況時，也必須建立在實測資料的基礎(chǔ)上。在實測資料不足的情況下，風(fēng)海流分量可按有關(guān)公式計算。對于建造建筑物以后的海流狀況，根據(jù)工程需要可用數(shù)值模擬或物理模型試驗等方法預(yù)測。

四、近岸海流特征值的確定近岸海區(qū)由于水深、地形的影響，在不同53掌握海岸帶泥沙運動規(guī)律1.海岸帶分類海岸帶分為沙質(zhì)海岸帶和淤泥質(zhì)海岸帶。（1）沙質(zhì)海岸海岸帶一般指泥沙顆粒的中值粒徑大于0.1mm，顆粒間無粘結(jié)力；在高潮線附近，泥沙顆粒較粗，海岸剖面較陡；從高潮線到低潮線，泥沙顆粒逐漸變細(xì)，坡面變緩；在波浪破碎帶附近常出現(xiàn)一條或幾條平行于海岸的水下沙堤。沙質(zhì)海岸在我國主要分布在海南和廣西沿海及臺灣西海岸，如北海港、汕尾港等。掌握海岸帶泥沙運動規(guī)律1.海岸帶分類54

（2）淤泥質(zhì)海岸淤泥質(zhì)海岸一般指泥沙顆粒中的中值粒徑小于0.03mm，其中的淤泥顆粒之間有粘結(jié)力，在海水中呈絮凝狀態(tài)；灘面寬廣，坡度平坦，一般為1/2500～1/500。我國淤泥質(zhì)海岸長達(dá)4000km以上，主要分布在遼東灣、渤海灣、萊州灣和蘇北沿海以及長江口、杭州灣、珠江口等大江口、杭州灣、珠江口等大江、大河河口三角洲地帶。（2）淤泥質(zhì)海岸552.海岸帶的泥沙來源海岸帶的泥沙來源有河流來沙、鄰近岸灘來沙、當(dāng)?shù)匮掳肚治g來沙和海底來沙。一般以鄰近岸灘搬運來的泥沙為主；在河口附近，泥沙可能主要來自河流；當(dāng)海岸發(fā)生較快的侵蝕時，也能供應(yīng)較多的泥沙。2.海岸帶的泥沙來源56

3.海岸帶泥沙運動的一般規(guī)律海岸帶泥沙運動的一般規(guī)律如下：（1）沙質(zhì)海岸的泥沙運移形態(tài)有推移和懸移兩種。（2）淤泥質(zhì)海岸的泥沙運移形態(tài)以懸移為主，對較細(xì)顆粒的海岸底部可能有浮泥運動，對較粗顆粒的海岸底部有推移質(zhì)運動。（3）海岸帶泥沙運動方式可分為與海岸線垂直的橫向運動和與海岸線平行的縱向運動。3.海岸帶泥沙運動的一般規(guī)律574.波浪和海流對泥沙的作用

海岸港的淤積是泥沙在波浪和海流等動力因素綜合作用下的結(jié)果

（1）波浪的作用在沙質(zhì)海岸，波浪是造成泥沙運動的主要動力。大部分泥沙運動發(fā)生在波浪破碎區(qū)以內(nèi)，當(dāng)波浪的傳播方向與海岸線斜交時，波浪破碎后所產(chǎn)生的沿岸流將帶動泥沙順岸移動，沿岸泥沙流若遇到突堤等水工建筑物則將從其根部開始淤積，逐漸改變該處海岸線的走向。如沿岸泥輸沙量不大，新海岸線可不致延伸到堤頭，即達(dá)到新的動力平衡；如沿岸輸沙量很大，則新海岸線不斷向海方增長終將達(dá)到堤頭，在口門附近形成淺灘。對于島式防波堤，因堤后波浪掩護(hù)區(qū)內(nèi)沿岸輸沙動力減弱，泥沙將在堤后港域內(nèi)從岸邊向海方淤積，嚴(yán)重時可形成連島壩。4.波浪和海流對泥沙的作用

海岸港的淤積是泥沙在58在淤泥質(zhì)海岸，波浪主要起掀沙作用，掀起的泥沙除隨潮輸移外，風(fēng)后波浪消弱又常形成浮泥。此種浮泥除自身可能流動外，又易為潮流掀揚，轉(zhuǎn)化為懸移質(zhì)，增加了隨潮進(jìn)入港區(qū)和航道的泥沙數(shù)量。在淤泥質(zhì)海岸，波浪主要起掀沙作用，掀起的泥沙除隨潮輸移外，風(fēng)59（2）海流的作用在淤泥質(zhì)海岸，潮流是輸沙的主要動力，漲潮流強于落潮流的地區(qū)，漲潮流的方向指向輸沙方向，在波浪較弱的海岸區(qū)，潮流可能是掀沙的主要因素，潮流挾帶泥沙進(jìn)入港區(qū)和航道后，由于動力因素減弱，降低了挾沙能力，導(dǎo)致落淤。在沙質(zhì)海岸狹長海灣及海峽等地形條件下，海流流速較大，可對泥沙運動起主導(dǎo)作用，海流不僅起輸沙作用，還起掀沙作用。（2）海流的作用在淤泥質(zhì)海岸，潮流是輸沙的主要動力，漲潮流強60

5.河口外海岸港的淤積，除受波浪和海流對淺灘泥沙作用的影響外，河流的部分下泄泥沙還可能直接進(jìn)港。

6.在河口區(qū)，由于逕流和潮流等共同作用，常形成攔門沙礙航，鹽淡水交匯造成淤泥顆粒的絮凝現(xiàn)象，促進(jìn)了泥沙的淤積，淤積的部位常在鹽水楔頂端的滯流點附近。5.河口外海岸港的淤積，除受波浪和海流對淺灘泥沙作用的61掌握內(nèi)河的特征水位、泥沙運動規(guī)律

一、特征水位常見的特征水位有下列幾種：

1.最高水位：即在研究時期內(nèi)出現(xiàn)的最高水位。最高水位有：月最高水位、年最高水位、歷年最高水位。

2.最低水位：即在研究時期內(nèi)出現(xiàn)的最低水平。最低水位有：月最低水位、年最低水位、歷年最低水位。

3.平均水位：在研究時期內(nèi)水位的算術(shù)平均值，又可分為：月平均水位、年平均水位、歷年平均水位。掌握內(nèi)河的特征水位、泥沙運動規(guī)律624.平均最高水位：每年最高水位的算術(shù)平均值。5.平均最低水位：每年最低水位的算術(shù)平均值。6.正常水位：多年水位平均值。7.中水位：在研究時期的水位累積曲線（歷時曲線）上相當(dāng)于歷時50%的水位。4.平均最高水位：每年最高水位的算術(shù)平均值。63二、泥沙運動的一般規(guī)律

泥沙運動的基本狀態(tài)，床面上的泥沙，既具有可動性，也具有對運動的抗拒性，因此，在一種水流條件下，它會保持靜止?fàn)顟B(tài)；在另一種水流條件下，它會隨水流運動，泥沙由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)檫\動狀態(tài)的臨界水流條件，即為起動流速，當(dāng)流速小于起動流速時它保持靜止。由于海水在重力作用下由河源至河口不斷做功，水流對地面疏松物質(zhì)（泥沙或礫石）有顯著的侵蝕作用，其中隨河水流動的固體顆粒，即稱為泥沙（或固體逕流）。二、泥沙運動的一般規(guī)律

泥沙運動的基本狀態(tài)，床面上的泥沙，既64

泥沙在水中的運動狀態(tài)，主要可分為三大類，即懸移質(zhì)運動、推移質(zhì)運動和河床（層移）質(zhì)運動狀態(tài)。（一）懸移質(zhì)運動天然河道水流多屬紊動水流，在紊流中存在許多大小不等的紊動渦體，相互摻混著前進(jìn)，在紊流層之間不斷的產(chǎn)生動量交換，從而引起水流運動要素（流速、壓強等）的脈動。河床上的泥沙被水流沖起來以后，如遇到足夠的紊動渦體，就會懸浮在水中，成為懸移質(zhì)。懸移質(zhì)有一定的運動規(guī)律，當(dāng)水流條件、泥沙條件發(fā)生變化時，懸移質(zhì)運動也要按一定的規(guī)律發(fā)生變化，同時會引起河床的沖淤變化。泥沙在水中的運動狀態(tài)，主要可分為三大類65（二）推移質(zhì)運動河流中相對較粗的泥沙受水流的作用在河底附近滾動或滑動，或連滾帶滑向前移動，經(jīng)常與河床保持接觸。這種泥沙被稱為推移質(zhì)。當(dāng)床面上有一定數(shù)量的推移質(zhì)運動時，河床表面往往形成起伏的沙波。推移質(zhì)與懸移質(zhì)是互相聯(lián)系的，在同一種水流狀態(tài)下，推移質(zhì)中顆粒較小的部分與懸移質(zhì)中顆粒較粗的部分構(gòu)成彼此交錯狀態(tài)。前者主要以推移的方式運動，但也可能表現(xiàn)為暫時的浮游，后者主要以懸移的方式運動，但也可表現(xiàn)在暫時的滾動或躍移。就同一個泥沙組成來說，在較弱的水流情況下可以表現(xiàn)為推移質(zhì)，在較強的水流情況下，也可表現(xiàn)為懸移質(zhì)。(隨機現(xiàn)象)（二）推移質(zhì)運動66（三）躍移質(zhì)運動(經(jīng)典的理論不這么分類)

半懸移質(zhì)泥沙時而浮在上面，時而沉在床面順河底移動。固體顆粒上升和下降均取決于接近河床表面處的垂直分速變化。層移質(zhì)運動在河床表層,泥沙集體成層運動,稱為層移質(zhì)運動。（三）躍移質(zhì)運動(經(jīng)典的理