上海海事大学海岸工程学

1、 海岸线（coastline）：海洋与陆地的交界线称为海岸线。2、 海岸带定义：海洋与陆地相接的地带,是自然界水圈、岩石圈、大气圈和生物圈四个圈层相互作用最频繁、最活跃之处，具有独特的兼有海、陆两种不同属性的环境特征。范围：海岸线向陆地延伸10km左右；向海扩展到10-15m等深线。组成：潮上带、潮间带和潮下带潮上带：位于高潮位之上的区域为潮上带（38%）潮间带：位于高潮位和低潮位之间的区域称为潮间带（7%）潮下带：位于低潮位以下的区域为潮下带（55%）。3、 根据海岸的形态、成因、物质组成和发展阶段等特基岩海岸定义：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。分布范围：我国有5000多km,占了总海岸线的1/4,我国的山东半岛、辽东半岛及杭州湾以南的浙、闽、台、粤、桂、琼等省，基岩海岸广为分布。特点1.岸线曲折,岬湾相间,侵蚀和堆积交错变化岸坡陡峭,岸滩甚窄,地形横向变化显著海动力因素以波浪为主,在不同高度上海蚀形态发育.砂砾质海岸 分布范围：砾质海带，我国主要分布辽东半岛、山东半岛、台湾、广东、广西及海南都有这种海岸分布。砂质海带，我国主要分布青岛、海南、广东、台湾等地区。特点1、岸线平直，岸滩较基岩段宽，岸坡比较缓；2、 堆积地貌发育，常伴有岸坝和离岸坝构成的沙坝构成泻湖形态；3、 以波浪为主要动力因素，泥沙有沿岸运动和横向运动。这类海岸是发展旅游、渔港的良好场所淤泥质海岸 定义：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。分布范围：河北与天津（渤海湾）、山东（黄河三角洲、莱州湾）、江苏（废黄河三角洲、南黄海辐射沙洲）、上海（长江口、杭州湾）、浙江（杭州湾、钱塘江口）、福建（闽江口以北）、广东（韩江三角洲、珠江三角洲）特点：岸线平直、一般位于大河河口两侧；岸坡坦缓；组成泥沙颗粒很细并常含有机质；潮流、波浪作用显著，以潮流作用为主；潮滩冲淤变换频繁。这类海岸的岸滩涂资源丰富，有利于发展海洋水产养殖、发展海涂圈围成陆地用于开发农业或畜牧业等其他产业。生物海岸红树林海岸分布范围：主要分布在福建，台湾的基隆\淡水和台北，两广.特点：红树科目的植物在淤泥质海岸很好繁殖；红树林有利于防浪、消浪、保滩促淤。珊瑚礁海岸分布范围：海南诸岛、台湾、澎湖列岛和两广三、我国海岸带环境特征海岸线的形态变化以及海岸带地貌的演变是海\陆二者动力作用的结果，所以强烈的太平洋风浪和潮汐\多边的大陆海岸物质组成和构造\陆地的地理纬度差异以及长期频繁的人类活动是影响海岸带自然环境的重要因素.我国海岸带的环境特征:1、灾害性天气频繁2、大陆与海洋作用强烈3、人类活动影响显著1、 灾害性天气包括寒潮,台风,暴雨,大雾等.主要是前两者.寒潮定义:是冷空气过境,其温度降低10度以上.台风的定义:在热带海洋上的一种强烈的气旋性风暴.•暴雨定义:日降雨大雨50mm.（我国分布不均匀）大风定义和种类（最大风速大雨8m/s）设计海岸工程时特别关注的因素:1.寒潮的破坏性北方海岸工程所特别关注的2.台风的破坏性 风暴潮2、大陆与海洋作用强烈 海岸建筑物许重点考虑的因素:1）陆相作用因素:泥沙 我国主要河系年平均径流量为1.6亿方,泥沙17.5亿方,6亿溶解物.2） 海相作用因素:潮汐、风浪和涌浪、海啸3） 其他因素：气候、海域地形、入海河流等3、人类活动影响显著 人类活动对上游流域的影响：径流和入海泥沙实例：黄河、长江海岸工程对海岸带的影响：建港、丁坝、挡潮闸、围垦实例：钱塘江、长江口深水航道整治、大小洋山等等四、海岸带资源A、 空间资源：海域 于建设港口：深水深用，浅水浅用土地B、 物质资源：淡水资源、海水资源、海洋生物资源、植物资源、矿石资源、海洋能资源C、 环境资源：旅游资源、自然保护区第二节海岸线冲淤变化的影响因素海岸工程建筑物设计必须特别关注的几个因素长期因素：海平面上升影响或地面沉降引起岸线蚀退。短期因素：波浪、沿岸流、潮流、人类活动等一、 海平面上升•起因：温室气体过度排放•现状：2mm/y,未来危害：100年升20cm以上，预测今后100年海平面上升至50〜200cm.危害：1.原来海平面以上的陆地受冲刷而消失.有些地方海平面上升引起的冲刷要比直接淹没的陆地数量大的多．2．将引起低地排水困难，陆地容易形成内涝，咸水沿江河上溯能力增强，土地盐碱化，河床抬高，影响航运.危害实例：荷兰、上海等将受淹没海平面上升将成为我们海岸水利工程技术人员和其他相关研究人员重要研究内容.二、 波浪作用以及沿岸流泥沙运动方式：横向和沿岸导致海岸变化形式：横向运动引起的岸滩剖面变化一般表现为泥沙在离岸区和岸边之间来回往复搬运，岸线也是在平均岸线之间周期性摆动.研究的难点：波、流相互作用下的泥沙运动机理——般需要通过物理模型，目前数学模型有困难三、 潮流作用潮流动力对于淤泥质平缓海岸起了重要的作用，其可以引起大规模的泥沙水平搬运，特别是在波浪掀沙情况下.所谓波浪淘沙，潮流输沙实例：江苏苏北海岸的动力环境就是这中.其潮差打5.5米，流速达2米/s四、 人类活动影响海岸侵蚀人类工程活动对沿岸的波浪\水流和泥沙运移将产生不同程度的影响，导致岸滩剖面改变\岸线调整或者岸滩冲淤平衡.修建丁坝：在有沿岸泥沙运动的海岸修建丁坝或干扰海岸的冲淤积围海工程：围海会显著改变当地的海域流场，若规划不当，很容易破坏当地附近的岸滩平衡，原来的地貌形态和底质分布发生改变，还可能使局部生态环境恶化.导致某些水产资源的衰退甚至灭绝无序开采海岸带资源：无序开采海岸带资源将导致海岸动力的改变，影响整体海岸的演变。例：采沙采珊瑚礁3我国海岸防护和围海工程现状海岸防护：保护海岸线免遭波浪，水流的侵蚀和防止风暴潮对滨海地区的袭击。具体工程包括：海堤、护岸和保滩促淤等工程。1、 海堤：在浙江也叫海塘，比较著名的钱塘江海塘。2、 保滩促淤工程：定义：防止岸滩被波浪、水流淘刷、促使泥沙在海堤前滩面上落淤、达到保滩有保堤的目的。（保堤必先保滩） 具体工程措施：丁坝、顺坝以及植物保滩等第二章海岸动力因素 波浪（wave） 潮汐（tide）一、理论波浪要素—'于向单浊动的fHirwrniE--条正弦曲疑力口 加1禺—i声示.曲纯的皿商点林刘波叶*曲纯旳城低点标为诚奇■相邻两破昨（:战波奋》之冋州水平-距締林为强坨f；O”相邻网诚”毎£衣占-£*脊〉砸过妹圖淮点朋毎厉的曰寸冋碎希周算M<T'^o迪慾"進馬十专搐旳谨隨C-AZ^o从波■母测诚谷之冋的鈕直踩禺務旳波問<3，玻馬凶一半«=J4f/2祢为搏幅，足描水康庙園开玮平摘竝何的问上€或庐1下）曲最大蜓直位讎Q洼石5弓破民Ntr匕称丹波陡：.01占—》表示口柱：白：用坐捋系上口取涯TEI为去一孑平阻T.盪浊亏tJ?&土方『可传J皤.疲庇在y右应I将d臣威一糸程,诛统裤为诚气號•与毗咗绞華盲描冋SSt浪彳专册右向竝线祐为波間线0宦高淋离陽r箱需对基権面表示潮位（即海曲相对于某一基准面的铅直髙度）±tt» 下藏 弼4L<c)图7-2宦高淋离陽r箱需对基権面表示潮位（即海曲相对于某一基准面的铅直髙度）±tt» 下藏 弼4L<c)图7-2各类型潮汐的月过程曲线（据文献〔2［）二、设计波浪设计波浪：在确定波浪对各种不同类型海岸工程建筑物的作用力时，定义的一个合理的代表意义的波浪要素。设计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（）：累积频率波高（）：1/10大波（ ）：有效波高（）：几种常见的换算关系：潮汐定义：海水在天体引潮力的作用下所产生的周期性运动。习惯上将海水铅直向涨落称潮汐，而海水在平方向的流动称潮流。一、潮汐的类型从各地的潮汐观测曲线町以看出，无论是涨、落潮时，还是潮高、潮差都呈现出周期性的变化,根据潮汐涨落的周期和潮差的情况，可以把潮汐大体分为如下的4种类型：正规半日潮在一个太阴日（约24时50分）内，有两次高潮和两次低潮，从高潮到低潮和从低潮到高潮的潮差几乎相等，这类嘲汐就叫做正规半日潮（图7-2a）0高潮：潮汐升降的一个周期中，海面升至最高时称为高潮；低潮：海面降至最低时称为低潮。潮差：相邻高潮与低潮的水位高度差称为潮差。平潮和停潮不同的潮汐类型 半日潮日潮混合潮不正规半日潮在一个朔望月中的大多数日子里，每个太阴日内一般可有两次高潮和两次低潮；但有少数日子（当月赤纬较大的时候〉，第二次高潮很小,半日潮特征就不显著，这类潮汐就叫做不正规半日潮（图7-2b）0正规日潮在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮，像这样的一种潮汐就叫正规日潮，或称正规全日潮（图7-2c）。不正规日潮图7-2d是不正规日潮潮汐过程曲线。显然，这类潮汐在一个朔望月中的大多数日子里具有日潮型的特征，但有少数日子（当月赤纬接近二、设计潮位（水位）定义：设计潮位是指港口水工建筑物在正常使用条件下的潮位（水位）。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。设计高（低）水位计算：1）设计潮位的标准：设计高水位应采用高潮累积频率10％的潮位，简称高潮10%；设计低水位应采用低潮累积率90％的潮位，简称低潮90%。2）资料年限 应有多年或至少完整一年逐日每小时的实测潮位资料。3）设计潮位的推算方法 设计潮位的推算采用绘制高潮或低潮累积频率曲线。高潮或低潮累积频率统计步骤：1、从潮位资料中摘取各次的高潮或低潮位值，统计其在不同潮位极内的出现次数，潮位级的划分采用10cm为一级；2、由高至低逐级进行累积出现次数的统计；3、各潮位级的累积频率为年或多年的高潮或低潮总潮次除各潮位级相应的累积出现次数。4、在方格纸上以纵坐标表示潮位，以横坐标表示累积频率，将各累积频率值点于相应潮位级下限处，连绘成高潮或低潮累积频率曲线，然后在曲线上摘取高潮10%或低潮90%的潮位值。高潮或低潮的累积频率曲线：根据规范规定，当设计上采用这类曲线时，常取用高潮累积频率为10％所对应的潮位作为设计高水位，低潮累积频率为90％所对应的潮位作为设计低水位。极端高（低）水位计算：1） 极端潮位的标准我国《海港水文规范》中规定，采用年频率统计的方法推求50年一遇的高、低潮位作为极端水位。2） 资料年限为了确定极端高、低水位，在应用频率分析方法进行统计分析时，要求应具有不少于20年的年最高、最低潮位实测资料，并须调查历史上出现的特殊水位。3）极端水位的推算方法A、 年频率统计的方法B、 资料中有特大值时设计高潮位的推算方法C、 资料短缺情况下设计高潮位的推算第三章海岸防护工程海堤（Seadyke）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。海堤规划和布置原则：1、统一规划、综合利用2、注意生态环境3、多方案比选4、堤轴线避免过多曲折5、海堤设计标准按实际用途和当地地质情况合理确定海堤设计需要解决的三个问题：一、水文动力要素的确定二、结构的确定三、地基的处理水文动力要素的确定:1、海堤设计标准2、设计潮位的确定3、设计波要素的确定一、海堤设计标准：1、海堤设计标准：海堤不利情况下潮位和波浪的设计组合标准。2、 设计标准确定依据：首先根据其保护对象的重要性和被保护的人口或土地面积,确定海堤的防潮标准，根据防潮标准将海堤划分为不同的等级,然后按不同等级计算决定一定累积频率和重现期下的