海岸工程第五課

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 程程港口航道與海岸工程專(zhuān)業(yè)課程港口航道與海岸工程專(zhuān)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第一章第一章 海岸防護(hù)概論海岸防護(hù)概論 （2 2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）p第二章第二章 海岸防護(hù)工程海岸防護(hù)工程 （1212學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）l（1）海堤 （7學(xué)時(shí)）l（2）護(hù)岸 （1.5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（0.5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 防波堤工程防波堤工程

2、（3 3學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）p第第五五章章 其他海岸工程其他海岸工程 （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) 人工補(bǔ)灘工程人工補(bǔ)灘工程p 本章需要了解掌握知識(shí)點(diǎn)：本章需要了解掌握知識(shí)點(diǎn)：l 第一節(jié)第一節(jié) 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)海堤斷面型式和構(gòu)造，海堤設(shè)計(jì)方法，方法，地基穩(wěn)定與沉降計(jì)算，軟基處理。地基穩(wěn)定與沉降計(jì)算，軟基處理。確定海確定海堤標(biāo)準(zhǔn)堤標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)和等級(jí)水文、地水文、地形、基礎(chǔ)形、

3、基礎(chǔ)和社會(huì)基和社會(huì)基本資料本資料堤線(xiàn)布堤線(xiàn)布置和堤置和堤型選擇型選擇設(shè)計(jì)水設(shè)計(jì)水文要素文要素確定：確定：設(shè)計(jì)水設(shè)計(jì)水位、設(shè)位、設(shè)計(jì)波高計(jì)波高穩(wěn)穩(wěn)定定沉沉降降計(jì)計(jì)算算堤堤基基處處理理堤堤身身設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)施施工工設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)l 海堤類(lèi)型（海堤類(lèi)型（按按海堤臨水面外形特點(diǎn)來(lái)海堤臨水面外形特點(diǎn)來(lái)區(qū)分區(qū)分）n斜坡式 n陡墻式n混合式o 6 6、堤型類(lèi)型和選擇、堤型類(lèi)型和選擇Reviewn斜坡式特征 o 6 6、堤型類(lèi)型、堤型類(lèi)型斜坡式 斷面形式斷面形式:梯形、A.坡度0.5h條石20*25*6530*30*80cm，頂寬0.81.2m厚度為0.61.0ml 防護(hù)防護(hù)墻墻 防護(hù)墻體結(jié)構(gòu)形式:o 8 8、海堤的構(gòu)造

4、海堤的構(gòu)造基礎(chǔ)埋置深度不宜小于0.81ml 波浪爬高計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算l 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算l 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算l 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算l 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算l 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算l 海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算l 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算l 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算l 海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算l 地基沉降計(jì)算o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高

5、計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算l 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算l 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算l 海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算l 地基沉降計(jì)算l 軟土地基加固o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高計(jì)算l 越浪量計(jì)算l 護(hù)坡計(jì)算l 防護(hù)墻穩(wěn)定計(jì)算l 防浪胸墻穩(wěn)定計(jì)算l 海堤抗滑穩(wěn)定計(jì)算l 地基沉降計(jì)算l 軟土地基加固l 海堤防滲和堵漏o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l 波浪爬高計(jì)算o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì) 波浪正向行進(jìn)斜坡堤時(shí)，波浪剖面變陡，波峰水質(zhì)點(diǎn)速度增大，波浪可能在堤坡上破碎，然后沿坡上爬，爬升的最大高度稱(chēng)為波浪爬高。之后回落，至最大深度稱(chēng)為落深。爬高和落深之差稱(chēng)為爬落幅度。o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高o

6、9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高 波浪爬高的基本知識(shí)波高相同，長(zhǎng)波比短波爬的更高。坡度越陡，波浪爬的更高，設(shè)置戧臺(tái)可降低爬高。結(jié)構(gòu)物表面越粗糙、滲透性越高，波浪爬高越低。崩破波爬高最低，卷破波和激散破波爬高增加。不規(guī)則波列中波與波的相互作用對(duì)爬高影響很大，例如：一個(gè)大波高長(zhǎng)波在一個(gè)小波高短波之后的爬高要比在一個(gè)大波高長(zhǎng)波之后的爬高值要大；小波會(huì)被回落的大波覆蓋。崩破波崩破波 激散波激散波卷破波卷破波坍波坍波 爬高和落深的主要影響因素包括：坡面形狀、坡度大小、坡面糙率、坡面透水性、水深、波浪尺度等o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高規(guī)則波光滑斜坡 探討題：斜坡堤爬高試驗(yàn)分析-波浪爬落R1

7、與m的關(guān)系。o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高隨m增大，任何一個(gè)條件下（確定的波陡和相對(duì)水深），波浪在斜坡上的爬落總有個(gè)極值。 探討題：斜坡堤爬高試驗(yàn)分析-波浪爬落極值條件R與Ir()。o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高波浪爬落可采用m（H/L)0.5，即工程常用的伊利巴倫數(shù)Ir()表示。當(dāng)m（H/L)0.5趨于無(wú)窮時(shí)，Ru等于0，因此m（H/L)0.5的倒數(shù)能更好的反映出波浪在斜坡上爬落的規(guī)律性，稱(chēng)為斜坡數(shù)M。1( )IrHmL 探討題：斜坡堤爬高試驗(yàn)分析-波浪爬落R1(m)與水深D/L的關(guān)系。o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高波浪爬落極值R1(m)同水深因子D/L有關(guān)。其

8、變化趨勢(shì)和淺水波理論相對(duì)波能傳播速度隨相對(duì)水深的變化相似，從深水到淺水先緩慢增長(zhǎng)，達(dá)到最大值后隨水深減小而迅速遞減。0124/tanh(1)2(4/ )Edd LUCLSinhd L 探討題：斜坡堤爬高試驗(yàn)分析-斜坡數(shù)M對(duì)波浪爬落R1的影響。o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高斜坡數(shù)M對(duì)波浪爬落的復(fù)雜影響，分兩部分：一是波浪反射，一是波浪壅水、變形、破碎和坡面摩擦。 單坡正向規(guī)則波常用爬高公式：適用條件：斜坡坡度m為15；水深d為1.5H5H；底坡i=1/50o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高1RK R H1112(0.432) () ()mRKthMRK R M1/21/212()

9、()LdMthm HL3124/()142mKdd LRthdLshL3.32()1.09exp( 1.25)R MMM爬高KR1 =1、H=1m時(shí)的爬高，與斜坡數(shù)m和波坦度L/H有關(guān) K1K2K31.241.0294.98 海港水文規(guī)范，海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 海港水文規(guī)范，海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范適用條件：風(fēng)直接作用，其他同規(guī)則波爬高o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高爬高KU與風(fēng)速有關(guān)的系數(shù)1%11%URK K R HR1%累積頻率為1%的波浪爬高o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高 單坡不規(guī)則波爬高 SPM: 瑞利分布 河海莆田實(shí)測(cè)及南科院風(fēng)浪模型試驗(yàn)：威布爾分布

10、累積頻率為F%的波浪爬高RF%=KF*R1%R1/10R1/3 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范：適用條件：斜坡坡度斜坡坡度0m10m1；其他同上o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高累積頻率為F%的波浪爬高KV與風(fēng)速u(mài)及堤前水深d前有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)R0 =1、H=1m時(shí)的不透水光滑坡面上的爬高 K 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范、福建圍海工程技術(shù)規(guī)范莆田法（1）適用條件：斜坡坡度斜坡坡度m m為為1.51.55 5；波浪正向作用；o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高累積頻率為P的波浪爬高：p2R1+mVpK K KHLKp爬高累積頻率換算系數(shù)；對(duì)不允許越浪的堤防

11、，爬高累積頻率宜取2%，對(duì)允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取13%；/0.025HL波高和波長(zhǎng)均指堤前平均波高和波長(zhǎng) 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范、福建圍海工程技術(shù)規(guī)范（2）適用條件：斜坡斜坡坡度坡度m1.0m1.0；波浪正向作用；（3）適用條件：斜坡斜坡坡度坡度1.0m1.51.0m1.5；由m=1.0和m=1.5 的計(jì)算值按內(nèi)插法確定。o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高累積頻率為P的波浪爬高：/0.025HLp0RVpK K K R HR0無(wú)風(fēng)情況下，光滑不透水護(hù)面（ =1）、平均波高=1時(shí)的爬高值。K 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定：（1）適用條件

12、：波向與塘軸線(xiàn)法線(xiàn)夾角基本垂直(1m1；其他同上o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高R0 =1、H=1m時(shí)的不透水光滑坡面上的爬高 K累積頻率為F%的波浪爬高 10-110010110-1100mRoLo/Ho1%(L/H1%)7(7)10(9.7)15(13)20(16)25(19)30(21)40(25)50(30)Lo/Ho1%(L/H1%)7(7)10(9.7)15(13)20(16)25(19)30(21)40(25)50(30)RF爬高累積頻率換算系數(shù)；對(duì)不允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取2%，對(duì)允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取13%；（允許越浪指塘頂、內(nèi)坡及坡腳有防沖刷保護(hù)措

13、施）1.251.75 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定：與前蘇聯(lián)規(guī)范基本一致（1）適用條件：波向與塘軸線(xiàn)法線(xiàn)夾角基本垂直(1m1；其他同上o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高KV與風(fēng)速u(mài)及堤前水深d前有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)R0 =1、H=1m時(shí)的不透水光滑坡面上的爬高 K累積頻率為F%的波浪爬高 RF爬高累積頻率換算系數(shù)；對(duì)不允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取2%，對(duì)允許越浪的堤防，爬高累積頻率宜取13%；（允許越浪指塘頂、內(nèi)坡及坡腳有防沖刷保護(hù)措施）KF爬高累積頻率F%換算系數(shù),破碎取1.0；H1%波高累積率為F=1%的波高值，當(dāng)H1% Hb時(shí)，則H1%取用Hb值； 單坡不規(guī)則波

14、常用爬高公式： 浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定：（2）適用條件：波向與塘軸線(xiàn)法線(xiàn)夾角基本垂直(15度),斜坡坡度斜坡坡度m1m1；其他同上o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高累積頻率為F%的波浪爬高 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 前蘇聯(lián)公式（1）適用條件：正向入射（2）適用條件：正向入射o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高爬高K1、K2坡面的糙率系數(shù)、滲透系數(shù)1%12341%RK K K K HR1/3R1%累積頻率為1%的波浪爬高1%2dHK3風(fēng)速系數(shù)K4波陡和坡度系數(shù)10-110010110-1100mRoLo/Ho1%(L/H1%)7(7)10(9.7)15(13)20(16)25(19)

15、30(21)40(25)50(30)Lo/Ho1%(L/H1%)7(7)10(9.7)15(13)20(16)25(19)30(21)40(25)50(30)K41%2dHK4采用括號(hào)里面的數(shù)據(jù) 單、復(fù)坡不規(guī)則波常用爬高公式： 荷蘭學(xué)者J.W. van der meer（2002）歐洲國(guó)家推薦公式：（1）使用范圍：0.5b010 考慮因素：前坡平均坡度、堤前地形及水深變化、平臺(tái)寬度及高程、波浪斜向入射、前坡糙率系數(shù)等o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高00%275. 1/fbmuHR01.8b )/6 . 13 . 4(/00%2fbmuHR01.8b （Tm-1,0=m-1/m0，m0與m-1分別為波譜矩）004mHm 單、復(fù)坡不規(guī)則波常用爬高公式： 荷蘭學(xué)者J.W. van der meer（2002）歐洲國(guó)家推薦公式：o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高Van der Meer光滑單坡上波浪爬高與破波參數(shù)關(guān)系（b1） 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 河海大學(xué)陳國(guó)平公式（2008）：（1）o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高 單坡不規(guī)則波常用爬高公式： 河海大學(xué)陳國(guó)平公式（2008）：（1）o 9 9、海堤設(shè)計(jì)、海堤設(shè)計(jì)l波浪爬高