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)過波浪作用形成的海岸。分布范圍：我國有5000多km,占了總海岸線的1/4,我國的山東半島、遼東半島及杭州灣以南的浙、閩、臺、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,侵蝕和堆積交錯變化岸坡陡峭,岸灘甚窄,地形橫向變化顯著海動力因素以波浪為主,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，我國主要分布遼東半島、山東半島、臺灣、廣東、廣西及海南都有這種海岸分布。砂質(zhì)海帶，我國主要分布青島、海南、廣東、臺灣等地區(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、 以波浪為主要動力因素，泥沙有沿岸運(yùn)動和橫向運(yùn)動。這類海岸是發(fā)展旅游、漁港的良好場所淤泥質(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（長江口、杭州灣）、浙江（杭州灣、錢塘江口）、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發(fā)農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)等其他產(chǎn)業(yè)。生物海岸紅樹林海岸分布范圍：主要分布在福建，臺灣的基隆\淡水和臺北，兩廣.特點(diǎn)：紅樹科目的植物在淤泥質(zhì)海岸很好繁殖；紅樹林有利于防浪、消浪、保灘促淤。珊瑚礁海岸分布范圍：海南諸島、臺灣、澎湖列島和兩廣三、我國海岸帶環(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期頻繁的人類活動是影響海岸帶自然環(huán)境的重要因素.我國海岸帶的環(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、人類活動影響顯著1、 災(zāi)害性天氣包括寒潮,臺風(fēng),暴雨,大霧等.主要是前兩者.寒潮定義:是冷空氣過境,其溫度降低10度以上.臺風(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.（我國分布不均勻）大風(fēng)定義和種類（最大風(fēng)速大雨8m/s）設(shè)計(jì)海岸工程時特別關(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、人類活動影響顯著 人類活動對上游流域的影響：徑流和入海泥沙實(shí)例：黃河、長江海岸工程對海岸帶的影響：建港、丁壩、擋潮閘、圍墾實(shí)例：錢塘江、長江口深水航道整治、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)注的幾個因素長期因素：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、人類活動等一、 海平面上升?起因：溫室氣體過度排放?現(xiàn)狀：2mm/y,未來危害：100年升20cm以上，預(yù)測今后100年海平面上升至50?200cm.危害：1.原來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的陸地數(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)研究人員重要研究內(nèi)容.二、 波浪作用以及沿岸流泥沙運(yùn)動方式：橫向和沿岸導(dǎo)致海岸變化形式：橫向運(yùn)動引起的岸灘剖面變化一般表現(xiàn)為泥沙在離岸區(qū)和岸邊之間來回往復(fù)搬運(yùn)，岸線也是在平均岸線之間周期性擺動.研究的難點(diǎn)：波、流相互作用下的泥沙運(yùn)動機(jī)理——般需要通過物理模型，目前數(shù)學(xué)模型有困難三、 潮流作用潮流動力對于淤泥質(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、 人類活動影響海岸侵蝕人類工程活動對沿岸的波浪\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)動的海岸修建丁壩或干擾海岸的沖淤積圍海工程：圍海會顯著改變當(dāng)?shù)氐暮Ｓ蛄鲌?，若?guī)劃不當(dāng)，很容易破壞當(dāng)?shù)馗浇陌稙┢胶?，原來的地貌形態(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序開采海岸帶資源：無序開采海岸帶資源將導(dǎo)致海岸動力的改變，影響整體海岸的演變。例：采沙采珊瑚礁3我國海岸防護(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力因素 波浪（wave） 潮汐（tide）一、理論波浪要素—'于向單濁動的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”毎￡衣占-￡*脊〉砸過妹圖淮點(diǎn)朋毎厲的曰寸冋碎希周算M<T'^o迪慾"進(jìn)馬十專搐旳謹(jǐn)隨C-AZ^o從波■母測誠谷之冋的鈕直踩禺務(wù)旳波問<3，玻馬兇一半?=J4f/2禰為搏幅，足描水康廟園開瑋平摘竝何的問上€或廬1下）曲最大蜓直位讎Q洼石5弓破民Ntr匕稱丹波陡：.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)褲為誠氣號?與毗咗絞華盲描冋SSt浪彳專冊右向竝線祐為波間線0宦高淋離陽r箱需對基権面表示潮位（即海曲相對于某一基準(zhǔn)面的鉛直髙度）±tt? 下藏 弼4L<c)圖7-2宦高淋離陽r箱需對基権面表示潮位（即海曲相對于某一基準(zhǔn)面的鉛直髙度）±tt? 下藏 弼4L<c)圖7-2各類型潮汐的月過程曲線（據(jù)文獻(xiàn)〔2［）二、設(shè)計(jì)波浪設(shè)計(jì)波浪：在確定波浪對各種不同類型海岸工程建筑物的作用力時，定義的一個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。習(xí)慣上將海水鉛直向漲落稱潮汐，而海水在平方向的流動稱潮流。一、潮汐的類型從各地的潮汐觀測曲線町以看出，無論是漲、落潮時，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種類型：正規(guī)半日潮在一個太陰日（約24時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，這類嘲汐就叫做正規(guī)半日潮（圖7-2a）0高潮：潮汐升降的一個周期中，海面升至最高時稱為高潮；低潮：海面降至最低時稱為低潮。潮差：相鄰高潮與低潮的水位高度差稱為潮差。平潮和停潮不同的潮汐類型 半日潮日潮混合潮不正規(guī)半日潮在一個朔望月中的大多數(shù)日子里，每個太陰日內(nèi)一般可有兩次高潮和兩次低潮；但有少數(shù)日子（當(dāng)月赤緯較大的時候〉，第二次高潮很小,半日潮特征就不顯著，這類潮汐就叫做不正規(guī)半日潮（圖7-2b）0正規(guī)日潮在一個太陰日內(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)日潮潮汐過程曲線。顯然，這類潮汐在一個朔望月中的大多數(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，簡稱高潮10%；設(shè)計(jì)低水位應(yīng)采用低潮累積率90％的潮位，簡稱低潮90%。2）資料年限 應(yīng)有多年或至少完整一年逐日每小時的實(shí)測潮位資料。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)，潮位級的劃分采用10cm為一級；2、由高至低逐級進(jìn)行累積出現(xiàn)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)；3、各潮位級的累積頻率為年或多年的高潮或低潮總潮次除各潮位級相應(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)上采用這類曲線時，常取用高潮累積頻率為10％所對應(yīng)的潮位作為設(shè)計(jì)高水位，低潮累積頻率為90％所對應(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《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，要求應(yīng)具有不少于20年的年最高、最低潮位實(shí)測資料，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，在沿岸原有地面上修筑的一種專門用來擋水的建筑物。海堤規(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)需要解決的三個問題：一、水文動力要素的確定二、結(jié)構(gòu)的確定三、地基的處理水文動力要素的確定: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,然后按不同等級計(jì)算決定一定累積頻率和重現(xiàn)期下的