海岸工程学复习资料

1、绪论一、海岸线、海岸带与海岸1、海岸线：一般系指多年大潮平均高潮位与陆地的交界线。2、海岸带：海陆两侧具有一定宽度的条形地带称为海岸带。海洋和陆地相接的地带海岸带的宽度各国规定不尽相同，我国规定：一般岸段，自海岸线向陆地延伸10km左右；向海扩展到10-15m等深线。海岸带包括潮上带、潮间带和潮下带。位于平均高潮位之上的区域为潮上带，位于平均高潮位和低潮位之间的区域称为潮间带，位于平均低潮位以下的区域为潮下带。 3、海岸：由后滨、前滨、外滨组成。后滨（或后滩）常位于高潮位之上，属于潮上带。前滨又称滩面，位于波浪冲击的上限与低潮海滨线之间的地区，也称潮间带，是受拍岸波浪作用强烈的地区。外滨又称滨

2、面，属潮下带，从低潮海滨线向外延伸，经过宽度不等的破波区或破波带。这个区域是破碎的波浪强烈作用下的泥沙运动区域。二、海岸类型根据海岸的形态、成因、物质组成和发展阶段等特征分为：基岩海岸：一般是陆地山脉或丘陵延伸与海面相交，经过波浪作用形成的海岸。砂砾质海岸：又称堆积海岸，主要是平原的堆积物被搬运到海岸边，再经波浪或风的改造堆积形成。淤泥质海岸：主要由江河携带入海的大量细颗粒泥沙，在波浪和潮流的作用下输运沉积形成。生物海岸：包括红树林海岸和珊瑚礁海岸。红树林海岸由红树植物与淤泥质潮滩组合而成；珊瑚礁海岸由热带造礁珊瑚虫遗骸聚积而成。 3、 海岸线冲淤变化的影响因素可分为长期作用和短期作用；由于海

3、平面上升或地面沉降引起岸线蚀退，以及河流改道使泥沙补给条件剧烈变化而出现海岸变迁属于长期作用。短期作用则主要是指波浪、沿岸流、风暴潮、河流丰枯变化、风等自然因素以及人类工程活动因素对海岸的影响。4、 海岸带的环境特征（1） 灾害性天气频繁 （2）大陆与海洋相互作用强烈（3）人类活动影响显著第二章、潮汐一、波浪1.波型：风浪：在风场中风直接作用下形成和传播的波浪。涌浪：离开风场继续传播的波浪称为涌浪。混合浪： 涌浪在传播进入另一个风场后的波浪。 特征: 涌浪和风浪的频率比 风浪：波面粗糙，波长和周期短，波峰陡峭，波峰线短，常出现波浪溢浪(白帽)现象。 涌浪：波面光滑，波峰线长，波长和周期长于风浪

4、。2.波向： 常浪向：波浪出现频率最多的波向为常浪向。强浪向：最大波高出现的波向为强浪向。 波浪玫瑰图： 将波浪的出现频率、最大波高、平均波高分别标在16个方位，得到波浪玫瑰图。3.波高：一般实测波高有平均波高和最高波高。平均波高反映经常出现的波浪场。最大波高反映最危害的波浪强度。二潮汐：（定义：狭义、广义）1.狭义：也称为天文潮，指海水受月球和太阳引力作用而形成的一种有规律的水位升降。2.设计潮位： 海岸工程中的设计潮位包括：设计高水位、设计低水位；极端高水位和极端低水位。随便：（1）设计高水位：在海岸港和潮汐作用明显的河口港，设计高水位应采用高潮累积频率10%的潮位，简称高潮10%；当有历

5、时累积频率统计资料时，也可采用历时累积频率1%的潮位为设计高水位。在汛期潮汐作用不明显的河口港，应采用多年历时1%的潮位为设计高水位。（2）、设计低水位：在海岸港和潮汐作用明显的河口港，设计低水位应采用低潮位累积频率90%的潮位，简称低潮90%；当有历时累积频率统计资料时，也可采用历时累积频率98%的潮位。在汛期潮汐作用不明显的河口港，应采用多年历时98%的潮位为设计低水位。（3）、极端高水位：应采用重现期为50年的年极值高水位。（4）、极端低水位：应采用重现期为50年的年极值低水位。第三章 波浪对海工建筑物的相互作用*波的相关定义1. 1/10 大波：波群或观测的全部波浪中，按波高大小的顺序

6、，就相当于总数的1/10 的大波及对应其波高的周期，进行平均得到的波浪，并以H1/10 和T1/10 表示。(所有的波高由大到小排列，取前面的十分之一来做平均的波高)2. 有效波或1/3 大波：是指将海浪的观测数据根据波高大小由大到小排列，取前1/3 的大波平均，即为有效波高。并以H1/3 或Hs 和对应的周期为T1/3 或Ts 表示。3. 累积概率（F）波高（HF）：实际海面上不规则波列所出现的概率F 对应的波高。例如1000个波浪，按波高一次排列，其中第10 个（累积概率为1%）波高，则称为累积概率1%波高，并记为H1%, 余类推。4. 设计波浪的重现期：指某一特定波列累积频率的波浪平均多

7、少年出现一次，它代表波浪要素的长期（以几十年计）统计分布规律。5. 设计波浪标准的含义设计波浪的重现期标准主要反映建筑物的使用年数和重要性。而设计波浪的累积频率标准则主要反映波浪对不同类型海工建筑物的不同作用性质。6. 直墙式、墩柱式、桩基式和一般的斜坡式建筑物的强度和稳定性计算时，重现期50 年。斜坡式护岸等非重要建筑物，破坏后不致造成重大损失者，重现期25 年。特殊重要的建筑物（海上灯塔）当实测波高大于重现期为50 年的同一波列累积频率的波高时，可按实测波高计算。7当推算的波高>浅水极限波高时，应按极限波高采用。周期用平均周期；波长：一、 波浪对直墙式建筑物的作用1. 直立墙前的波态

8、有:立波、远破波和近破波三种。2. 立波：波浪将在墙面上完全反射，反射波与入射波相叠加形成的波。3. 立波形成条件：进行波的波峰线与直立墙的轴线大致平行；墙长大于一倍波长；墙前有足够的水深。4. 远破波：在墙前半波长或稍远处发生破碎的波浪，称为远破波。5. 近破波：在墙面或其附近发生破碎的波浪，称为近破波。6. 立波的计算（d1.8H） 浅水立波法森弗罗简化法插值法欧拉坐标一次近似法海岸防护工程一、概述1.海岸侵蚀的原因：（1）自然因素：海平面上升，波浪对岸滩上部的冲刷，风力输沙，沿岸输沙（2）人为因素：开采地下资源造成陆地下沉，沿岸输沙被拦截，海滩采矿，天然海岸防护的变动。2.海岸防护工程定

9、义：保护海岸滩地，抵御风浪、沿岸流和潮流对岸滩的冲刷与剥蚀所修建的建筑。类型：（1）传统：丁坝、离岸堤、护岸和海堤、人工海滩补沙 （2）新型：水力插板桩坝、钢筋砼半圆型丁坝、离岸堤、双排管道丁坝3.海岸防护措施的选择丁坝：沿岸输沙为主的海岸 离岸堤：横向泥沙运动为主的海岸线 人工海滩补沙：横向泥沙运动为主的海岸线护岸：不单独采用，与丁坝，离岸堤结合使用二、海堤1.定义：在河口、海岸地区，为了防止大潮的高潮和风暴潮的泛滥及其伴随风浪的侵袭造成土地淹没，在沿岸原有地面上修筑的一种专门用来挡水的建筑物。2.断面形式：直立式、斜坡式、混合式(一)、斜坡式海堤（1）特点海堤的迎水面坡度比较缓，m>

10、1 斜坡堤堤身一般用当地土料填筑或吹填，迎水面设置护坡。 为了减小堤身断面的土石方量而又不降低抗御波浪爬高的标准，常在堤顶设置高约1m的防浪胸墙。 而为了防止堤脚受潮、浪冲刷，影响堤脚稳定，一般可在堤脚处设置抛石棱体，或作大方脚或丁砌条石，还有在坡前做单桩夹石或两桩夹石。（2）护坡要求护坡应有足够的厚度和重量，防止失稳。 护坡下应设置反滤层或过渡层。防止堤身土在渗流作用下从护坡块石的缝隙中流失。 有足够的保护范围，以免坡脚或坡顶受冲刷后危及堤身安全 应尽可能就地取材、施工简单、便于维修，造价经济。（3）胸墙或防浪墙要求 高度宜高于堤顶0.81.0m，不宜超过1.2m 底宽0.81.2m，顶宽0

11、.61m 迎浪墙、直立斜坡度1：0.21：0.5 底部埋深大于0.5m。（4）优点因迎水面坡度缓，则稳定性好；堤前反射小； 堤身底宽大，堤基应力分布比较均匀，在海滩淤泥地基上筑堤较为有利； 施工较简易，可就地取材，对风浪引起的堤身变形和局部破坏适应性强，便于修复。（5）缺点堤身断面大，需工程量和占地面积较多 在一定的坡度范围内，迎水坡的波浪爬高较大； 在滩地高程较低情况下，由于施工时往往要求先堆土方，后做护坡，结果容易导致已堆筑的土方被冲失。(二)、直立式海堤（1）特点直立式海堤的迎水面用块石或条石砌成m<1的直立墙； 墙后用土方填筑防护墙与土方之间设有反滤层或抛石渣。（2）优点断面小、

12、占地少； 波浪爬高较通常斜坡堤小，堤顶高程略低；施工时采用“土石并举，石头占先”方式，这样可减少土方被潮水冲失。（3）缺点地基应力比较集中，堤身沉陷比较大； 堤前波浪底流速大、易引起堤脚冲刷，波浪对防护墙的动力作用较强烈；防护墙损坏后维修比较困难。三、海堤断面型式确定应考虑的因素1、海堤型式的确定应根据水文地质、材料来源、施工条件等具体情况综合考虑，进行方案比较，选定经济、合理的结构型式。2、一般情况下地质条件较差、破波带附近、波浪作用强，海堤断面宜选择斜坡式；地基条件较好、破波带以外、水深较小波浪不大，海堤断面宜选择直立式；地质条件较差、水深大、受风浪影响较大的堤段，海堤断面宜选择混合式。四

13、、海堤断面设计1、海堤设计标准海堤工程的级别(>100年 1级、100-50年 2级、50-30年 3级、30-20年 4级、<20年 5级)设计高潮位确定（采用频率分析的方法确定）波浪的设计标准（包括设计波浪的重现期；设计波高的波列累积频率）2、海堤的设计内容水文动力要素：确定海堤的防御标准确定海堤的工程等级确定海堤的设计潮位确定海堤的设计波浪要素构造设计：断面选型基本尺寸拟定构造措施基本尺寸拟定：确定堤顶高程确定堤顶宽度堤身边坡结构计算防护墙的稳定性计算海堤抗滑抗倾覆稳定性计算胸墙的稳定性计算护面块体的稳定重量、护面层厚度、护底块石稳定性地基的整体性验算地基的沉降计算五、护岸1

14、、定义：在河口、海岸地区，对原有岸坡采取砌筑加固的工程措施2、功能：防止波浪、水流的侵袭、淘刷；防止在土压力、地下水渗透压力作用下造成的崩塌。3、护岸和海堤的异同： 相同点：护岸与海堤都是为了防浪、挡潮保护陆上农田、城镇。不同点：护岸是对原有岸坡加以保护，防止岸坡在波浪水流作用下坍塌，维持岸线稳定；海堤是在地表以上修建挡水建筑物，主要功能是防止暴潮、洪水的淹没泛滥。4.、类型护岸类型按材料分为以下三类:(1)天然材料护岸；(2)垂直护岸；(3)铺砌护岸护岸的类型按断面形状分为：直立或陡墙式；斜坡式；凹曲线式；台阶式 5.、直立式（陡墙式）护岸断面设计：（1）护岸顶高程当允许上浪时，海港护岸顶高

15、程宜定在设计高水位以上0.60.7倍设计波高处，并应高于极端高水位。当不允许上浪时，海港护岸顶高程可定在设计高水位以上1.01.25倍设计波高处，并应高于极端高水位加超高值00.5m。（2）基床厚度抛石基床的厚度应通过计算确定。 当基床顶面应力大于地基承载力时，不宜小于1.0m；当基床顶面应力小于地基承载力时，不宜小于0.5m。（3）基床肩宽抛石基床的肩宽: 夯实基床，不宜小于2.0m； 不夯实基床，不应小于1.0m。优点：在无风浪的情况下可作为岸壁停靠小船缺点：波浪反射大，墙前冲刷比较严重。6、斜坡式护岸断面设计：（1）结构选型堤式护岸：由堤身、护肩、护面、护脚和护底结构组成。坡式护岸：由岸

16、坡、护肩、护面、护脚和护底结构组成。（2）断面尺度1）斜坡式护岸顶高程允许上浪的沿海港口护岸，岸顶高程宜定在设计高水位以上0.8-1.0倍设计波高处，并应高于极端高水位。不允许上浪的沿海港口护岸，岸顶高程按下式计算式中：2）边坡、护肩、胸墙、肩台和护脚边坡可采用1：1.51：3.5；护肩宽度可取1.03.0m，厚度根据使用要求确定；当胸墙前斜坡护面为块石或人工块体时，墙前坡肩的宽度不应小于1.0m，且至少应能安放一排护面块体；堤式护岸堤身宽度应根据胸墙底宽、施工条件确定；设置肩台的护岸，肩台宽度不宜小于2.0m，其顶高程可根据护岸整体稳定性和施工条件确定。护脚可采用抛石棱体、基础梁等型式。六、

17、保滩工程1、定义：保滩工程是根据设计方案，向海滩大量抛沙，或者同时辅以硬工程，使受侵蚀的海滩增宽或保持海岸、河口地区滩涂的稳定的工程措施。2.、分类：（1）丁坝组成：丁坝一般与岸线成丁字形相交，由坝头、坝身、坝根三部分组成。功能：（1）丁坝自岸边向外伸出，减弱波浪和水流对岸边的冲击力。 （2）阻碍泥沙的沿岸运动，使泥沙落淤在两丁坝之间，使滩地淤长，巩固堤、岸。布置：正交、向上挑、向下挑（2）顺坝定义：也称为离岸堤，在海岸线外一定距离的海域中建造大致与岸线相平行的防波堤。布置型式：连续布置和间断布置潜顺坝（潜堤）功能：消浪和促淤（3）人工沙滩补沙定义：从海中或陆上的沙源采沙后填筑于海滩上，以弥补

18、被侵蚀的泥沙，防止海岸线后退。通常用于侵蚀性海岸。（4）种植物海港工程一、海港工程基本概念1、海港工程：为兴建水陆交通枢纽和海江联运枢纽所修造的各种工程设施。2、组成：根据功能的需要，海港由港口水域、水工建筑物和陆域设施三部分组成。港口水域：供船舶航行、回转、锚泊和水上过驳。要求具备适当的面积和水深，且水面稳静、水流平缓。包括进港航道、港口口门、港池、锚地、回旋区。水工建筑物：防波堤、码头、修造船建筑物、护岸陆域设施：装卸设备、仓库、堆场、铁路、道路和其他服务设施与建筑物。其他知识点1、重现期标准：指某一特定累积频率的波列平均多少年出现一次，它代表波浪要素的长期（几十年计）统计分布规律；2、波

19、列累积频率标准： 指设计波列在实际不规则波列中出现的频率。它代表波浪要素的短期（以几十分钟计）统计分布规律；3、设计波浪要素：波高、波长、波周期以及波向。二、防波堤1、防波堤：对于建造在开敞海岸、海湾或岛屿的港口，为防御波浪对港域的侵蚀而建造的用于掩护水域的一种结构物。2、防波堤功能：（1）防御波浪、冰棱的袭击，保证港内水域的平稳；（2）阻拦泥沙，减少港内淤积，保证港内水深；（3）堤的内侧可兼作码头。3、防波堤分类：（1）按平面形式（2种）：突堤：一端与岸连接，另一端伸向海中，组成港口的口门；岛堤：两端均不与岸连接，位于离岸一定距离的水域中，设有堤根。（2）按结构分类（2类6种）：重型防波堤斜

20、坡式、直立式、混合式；轻型防波堤透空式、浮式、压气式、水力式。三、重型防波堤结构形式及适用范围1、斜坡式防波堤组成：一般由堤心石、护面和护底组成；适用范围：适用于水深不大（<7m），石料丰富，地基较差的情况。优点：（1）消浪好 （2）对地基承载力要求不高 （3）施工容易缺点：（1）需经常维修 （2）两侧不能兼做码头结构形式：抛石防波堤抗浪能力差，多用于波浪不大且石料来源丰富的情况；砌石防波堤石料来源丰富的情况；人工块体护面防波堤抗浪能力强，多用于波浪大的情况。2、直立式防波堤组成：一般由墙身、上部结构和基床组成；适用范围：水深较大（大于破碎水深，使波浪不破碎），地基坚实，承载力大；优点：

21、（1）用料少 （2）不需经常维修 （3）兼做码头缺点：（1）波浪反射大（2）需护底措施，使造价大（3）地基应力大，对不均匀沉降敏感结构形式：3、混合式防波堤（即高基床直立堤）适用范围：水深较大（>20m-28m），地基承载能力有限的情况；若作直立式，地基承载力不够；若作斜坡式，材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深平方成正比） 4、特殊型式的防波堤适用范围：透空防波堤水深较大，波浪小，无防砂要求的水库港、湖泊港；浮式防波堤（由有一定吃水深度的浮排和锚链系统组成）波陡大，水位变幅比较大的渔港或作临时防护；喷气式、喷水式防波堤围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。四、斜坡式1.断面尺度：（1）

22、堤顶高程（2）堤顶宽度人工块体护面：1.11.25H，但不小于2m，且在构造上至少能安放两排或随机安放3块人工块体。砌石护面堤：1.11.25H抛填砼方块：由于堤底的透浪程度较大，堤顶的宽度不宜太宽，否则将影响港内的水面的稳定，在设计高水位处宽大于3H。（3）水下棱体（4）胸墙（5）边坡坡度2.设计内容（1）计算内容1）护面块体的稳定重量和护面层厚度2）栅栏板的强度3）堤前护底块石的稳定重量 4）胸墙的强度和抗滑、抗倾稳定性5）地基的整体稳定性6）地基沉降（2）计算状态1）持久状况：应考虑以下的持久组合设计高水位设计低水位： 极端高水位2）短暂状况：对未成型的斜坡堤建筑物进行施工期复核时，水位

23、可采用设计高水位和设计低水位，波高的重现期可采用25年。3）偶然状况：应考虑地震作用的偶然组合，即进行地震力作用下斜坡堤的整体稳定验算，但不考虑波浪对堤体的作用。此时，水位采用设计低水位。直立式防波堤一直立式防波堤的结构型式：重力式直立堤、桩式直立堤、消能式防波堤 重力式直立堤：依靠结构本身的重量来抵抗水平外力，维持建筑物的稳定性。它主要由基床、墙身和上部结构等组成。按堤身结构分，主要有：钢筋混凝土沉箱式 普通混凝土方块式 巨型混凝土方块式 大直径圆筒式等。 桩式直立堤：有：单排桩式、双排桩式和钢板桩格形结构等形式。二. 组成及功能：上部结构：设置交通、挡波、削波；墙身：挡波、沙，维持港内稳定，并传递外力至基床； 基床：保护地基免受冲刷，平整地基便于安装，分布地基应力；护底：保护堤前地基，免受海水淘刷 。三. 断面设计1 高程设计 堤顶高程 允许少量要求（无作业要求）=设计高水位+（0.60.7）H 基本不越浪（有作业要求）=设计高水位+（1.01.25）H 备注：直立堤设计波高，除特别注明外，均指重现期为50年、波列累计频率为1%的波高H，但不超过浅水极限波高。对于上部结构为削角型式的直立堤，其顶部高程宜取高值。墙身顶高程（沉箱或最上层方块的顶高程） 施工水位+施工期波