海岸工程海岸防护工程

海岸工程(I）河海大学港口航道专业海岸及海洋工程研究所本次课时需掌握内容海堤设计要素的确定，具体包括：1、海堤设计标准2、设计潮位的确定3、设计波要素的确定专业基础：工程水文学第二章海岸防护工程海岸防护工程：一种护岸工程,保护沿海滩地,抵御风浪、沿岸流和潮流对岸滩的冲刷和侵蚀，以及风暴潮对田地的泛滥和淹没。具体包括：海堤、护岸、保滩等工程第一节海堤(seadyke,dikeseawall)定义：沿海岸修建的一种挡潮防浪，防止田地被淹没的堤防、是海岸防护工程的主要设施。海堤设计需要解决的三个问题：1、水文动力要素的确定2、结构的确定3、地基的处理第二章海岸防护工程一、海堤的规划与布置海堤规划与布置原则：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第二章海岸防护工程二、海堤设计标准1、海堤设计标准：海堤能够安全承受和防御的，并据以进行海堤设计的潮、浪组合标准。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,将海堤划分为不同的等级,按不同等级规定相应的防御标准,然后计算确定由该防御标准所决定的一定累积频率和重现期下的潮位和波浪值.（参考：潮位可参考堤防工程设计规范、防洪标准；波浪可参考海港水文规范以及地方相关规范）3、海堤设计标准现状：目前尚无统一的海堤设计标准第二章海岸防护工程早期确定海堤设计标准方法：各地标准不尽相同，但都是以一定的特征潮位和台风风级的组合来反映防御标准。主要：广东省标准、福建省标准、上海市标准、江苏省标准等实例:上海1975年标准:历史高潮位和11级台风.早期确定海堤设计标准及其缺陷：A、风---------------------------间接反映波浪

用风级来反映波浪的大小,是一种间接确定风浪要素的方法,同直接利用波浪观测资料进行分析相比较,误差比较大,且各地的标准中对风情尚不够明确,缺乏必要的换算和修正.B、历史最高潮位------------无频率概念，有任意性和随机性

无明确的频率概念,不同地点的历史高潮位所代表的重现期相差很大,带有比较大的任意性和随机性.笼统地利用历史最高潮位作为设计标准是不合理的.C、资料的可靠性------------资料受当地条件和分析方法制约。

历史高潮位和最高潮位有的是通过调查得到,其可靠性往往受到当地的具体条件和调查分析方法影响.第二章海岸防护工程70年代以后海堤设计标准采用年频率方法：潮位：采用年频率统计法，确定不同重现期的高潮位，需要20年以上的潮位资料。波浪：设计波浪的重现期——————长期标准

某一特定波列的波浪多少年出现一次,代表波浪要素的长期统计分布规律.设计波浪的波列累积频率——---短期标准

某一波要素在实际海面上不规则波列中的出现概率,代表的是短期的统计规律.第二章海岸防护工程上世纪80年代末和90年代浙江省：《浙江省海塘工程技术规定（试行）》共分成四个等级,各级所对应的潮位和波浪的设计重现期:I级----50~100年,II级---20~50年,III级---10~20年,IV级----10年福建省：《围垦工程设计技术规范》1992年颁布对工程进行等级划分,分成大型工程、中型工程和小型工程.又利用不同建筑物的重要性分成3等、4等、5等三种不同等级的建筑物级别.级别潮位重现期风速重现期波浪爬高累计率安全超高3100~505020.7450~303050.5530~2010130.3上海市：80年代末提出百年一遇加11级台风作为设计标准第二章海岸防护工程重现期标准：反映海堤的使用年限和重要性累积频率标准：反映潮位或波浪对不同类型海堤或不同部位作用的不同性质举例：不同部件，不同结构对波浪敏感性不一样，视设计构件取不同标准。重要海堤---潮位和波浪都采用比较长的重现期;直立式海堤---对波浪特别敏感斜坡式海堤---容易修复

第二章海岸防护工程海堤设计标准其它考虑因素：A、考虑几年后海堤所处环境的改变。举例：蛇口海域的淤积B、不同海堤的材料组成。举例：长江口不同的海堤形式土堤和石堤C、设计波浪作用于海堤上的延续时间不同，应对应不同的标准。举例:是否允许越浪,怎么考虑.块石稳定模型实验要累积模拟2~3小时的风暴作用时间.设计波浪的作用延续时间反映波浪的可能越顶的时间长短和越浪量，——采用不同的波列累积频率反映设计标准的不同第二章海岸防护工程浙江省海塘工程技术规定建议的波列累积频率标准表见书本

海港水文规范的规定第二章海岸防护工程三、设计潮位计算1、设计高潮位的推算设计高潮位由年最高潮位频率计算法确定

概念：重现期T=100%/PT是重现期;P是大于或等于某一潮位值出现的频率重现期50年一遇的含义不能混淆.!!!!安全率假定海堤的设计使用年限为N年,则在使用年限内出现的潮位都小于H50的几率为F=(1-P%)N可能出现的概率:q=1-(1-P%)N50年内出现50年一遇的潮位其安全率为36.4%,危险率的为63.6%资料要求：根据港口水文规范，最高潮位频率需要20年以上的连续年最高潮位资料计算方法：A、极值I型分布（耿贝尔分布）B、PIII型分布(主要应用在受潮汐影响的河口地区)第二章海岸防护工程极值I型分布:A、n年高潮位平均值B、年高潮位均方差C、与不同年频率P（%）对应的高潮位hp,D、实际测量的经验频率点2、资料中有特大值时设计高潮位的推算法把n年的资料放大至N年的资料，计算其平均值、均方差以及与年频率P（%）对应的高潮位hpA、高潮位平均值B、年高潮位均方差C、与不同年频率P（%）对应的高潮位hp,D、实际测量的经验频率点第二章海岸防护工程3、资料短缺情况下设计高潮位的推算方法：“极值同步差比法”求设计高潮位资料要求：A、当地5年潮位资料和邻近水域20年以上潮位资料.条件：邻近点与工程点之间应到满足潮汐性质相似、地理位置相近、受河流径流影响相似和受增减水影响条件相同。原理：假定两地相同重现期的设计高潮位与平均海平面的差值同两地的年最高潮位平均值与平均海平面的差值成正比h表示设计高潮位，A表示多年平均海平面，R表示同期各年的年最高潮位平均值和平均海平面的差值，x为为已知点，y为未知点。另外一种简单方法是已知点与待定点作相关分析相关系数B、短期观测1个月应该在该地点与邻近有长期资料的地区进行同步的短期测量，然后也可以推求待定点的设计高潮位:1、利用同步观测的一个月资料，分别求出两地在这一个月中潮差较大的时段里的短期平均海平面。2、利用这一个月的潮位资料分别绘制两地的潮位过程线，并且将起平均海平面迭和，且使两过程的高潮和低潮尽量一致，比较两者潮型是否相似。3、两地潮型相似,潮位不同是由于两地潮差不同引起.假定相同重现期的设计高潮位与平均海平面的差值同两地的年最高潮位平均值与平均海平面的差值成正比等号右边代表的是两地潮差比的平均值4、假定两地短期平均海平面与多年平均海平面之差值相同.5、待定点围的不同括重现期密的潮位Ax为已知顺点处的残多年平添均海面裤;hx为已知煎点处某从重现期战的年设旬计高潮劲位,下反标Y为迟待定点励.四、设狂计波孤浪计松算设计波刻高的确腥定设计波太高对应严下波周慨期确定第二锋章尤海岸泽防护欠工程四、设计膛波浪计涂算1、波好列累积牌频率计医算(反巷映十蜘几分课钟的鹿波浪抢资料候统计幻玉分析屠,包末括波饼高\赤周期陆累计凑频率克)计算步奥骤:(1)根据固膜定位置而测波仪两实测的收波浪资盾料,按惨上跨零目点法连域续10默0~1述50个朝波的波坑高值.在任掩一个必波浪堆系列惯中,诸波高呢是波寨面垂预直唯蚊一大秘小这甘一明随机册时间仰中的假随机饰变量盆.取厘样本龙的时灰候,堂应该猜要取盆一次现风浪丈处于匙定常槽状态织过程那中的阵波高(2抹)将务波高番Hi从大到塞小排序助,共有麦大小不伍同的波课高M个群,计算亏每一波绑高出现签的次数撞ni,计迷算波禁浪系班列的押平均萝波高N为系痕列中所京有波高今总数(3居)计舰算相雁对波成高届即块模比壶系数串K(4伴)拒一适未当的接组距艺将系全列分灶成若幅干组促,计替算每刺组上闹下限永所对另应的卷波高伍.(5)塘统计命各统计顶各组波惊高的出到现次数轮,这里丙统计的华次数是弄每组内(6)锹将各组兔波高的旅出现次桃数除以南总次数绪N，得闹到各组状波高出企现的区给间频率(7)配由于贷某一区庭间频率逢代骗表这区团间中各插种波高骆出现的窄总频率怀，假定沃区间内衫任何一边个波高袄出现机趋会彼此辆相同，句则固代表幻玉着区间谱内各波等高出现茎的频率途。绘制概每率密度雾曲线：奔以相对棋波高壶和平均袖频率刊为承坐标。(8后)绘壶制波暑高累枝积频鞭率曲冷线。泰先推饿求波棚列中拘大于尽等于拾某一悬波高猎的累驰积频私率福。然佩后以纱累积倒频率热和相寺对波竭高为抚坐标像，绘凉制并固拟合质得到沟累积塌频率您分布先图。深水区瞧波高频匹率分布枕（Ra慕yle灾igh盛分布)视：即浅水区绪波高频抓率分布届鲁霍夫密斯基分钞布：即以此可杨以推算革不同累伪积频率午下的波阀高波浪重倚现期的魔推算2、钞设计冬重现涝期的耻推算资料：府20甘年以上专的波浪澡实测资厅料，分针方向。方法夫：P剧II英I型挽分布具体威步骤谣：收集处艘理数据埋，需要购20年饶以上的凭资料，府一般用菜分方向泄的某一诱累积频醉率的波输高年最尖大系列园进行频涛率分析梢。确定滚不同重催现期的水设计波第浪，每名个方向薪将此方快向左右竹共22柔.5度泛角度内僚的波浪稀作为统舍计波高竹。统返计的波础高样本雀以某一刃方向的挡年最大佳值，用