【渔港防波堤改造探究11000字（论文）】

渔港防波堤改造研究摘要在市场经济迅速发展过程中，功能单一、效益不理想的传统渔港模式逐渐向多功能现代化渔港模式演变。面对近海渔业资源枯竭及海洋环境恶化的状况，功能多元化兼具生态环保的现代渔港建设已成为我国渔港建设可持续发展的主流趋势。但是渔港的防波堤出现问题，会影响到渔港的功能的发挥，因此，有必要对渔港防波堤改造，加强其功能扩展和延伸。本文将针对徐闻县渔港的现状及存在的问题，对其防波堤进行改造，在时机成熟的情况下进行功能多元化的扩展，在先进科技支撑下进行渔港防波堤功能的延伸。关键词：渔港；防波堤；功能扩展；延伸目录第1章绪论 11.1引言 11.2国内外研究现状 11.3研究内容和技术路线 2第2章防波堤平面布置及断面设计方法 32.1渔港总平面布置设计规范及标准 32.2防波堤平面布置原则 42.3防波堤断面设计方法 5第3章某渔港防波堤平面布置及断面设计 53.1渔港现状及存在问题 53.2项目建设的必要性和可行性 73.3渔港建设区域的自然条件 73.4渔货卸港量发展水平预测及建设规模 83.5渔港原防波堤平面布置改造方案 83.6新防波堤断面设计备选方案比选及推荐 8第4章渔港防波堤功能的扩展与延伸 104.1渔港防波堤基本功能分析 104.2渔港防波堤功能扩展与延伸思路分析 104.3某渔港防波堤功能扩展与延伸初步方案设计 114.3.1挡浪板入水深度初定 112.2.2堤身宽度的初定 122.2.3挡浪板入水深度和堤身宽度的确定 132.2.4堤顶高程和码头面高程的确定 142.2.5结构设计成果 14第5章结论与展望 145.1结论 145.2展望 15参考文献 15第1章绪论1.1引言随着我国船舶事业的快速发展，我国沿海、沿江各大中型城市不断涌现出一批国有、民营大大小小的造修船基地。在沿海地区建造船厂，相对内河地区有着得天独厚的天然水深的同时，也要面临外海波浪的侵袭。为满足造船需要，防波堤的作用显得尤为重要，然而平面上看起来一条狭长的防波堤，其实它的造价并不低，为降低工程的总投资，并结合场区岸线规划，防波堤与舾装码头相结合的新型结构形式在这种背景下产生了[1]。但是通过调查发现，部分渔港的防波堤设计还存在不足之处，这些都极大地影响了渔港的正常功能发挥。鉴于此，本文旨在从徐闻县角尾乡港门渔港现状及所处自然条件等角度出发,对渔港现状及存在问题进行分析，将原有拦沙堤改造进行新防波堤设计，并针对防波堤各个局部功能区，进行功能的扩展与延伸。使其达到在保证渔港完整的设计要求下满足现需求的规模。通过完成此次毕业设计，其成果能将原来有缺陷的拦沙堤改造成新的防波堤，一定程度上解决了该渔港口门航道内泥沙淤积、航道原来不通畅的问题，加深了避风锚地水深，从而增大了渔港规模，可增建发展更多陆域生产功能区，当地渔业发展的制约将相应大大减小，相关产业得到发展，民生问题将得到很大改善。1.2国内外研究现状目前，国内关于防波堤的研究起步较晚，但在国外研究的基础上已经取得了一定的成果，主要研究成果如下：邹炳生（2015）在《现代渔港功能的扩展与延伸》中指出，为了保障渔船避风停泊、渔民生命财产安全，为了使渔业生产能正常运行，现代渔港首要满足的仍然是其基本功能要求，在时机成熟的情况下进行功能多元化的扩展，在先进科技支撑下进行渔港现代化延伸[2]。华茂明（2016）在《坎门渔港防波堤修复方案》中结合玉环坎门渔港防波堤的维修方案，认为在各种水位与相应的规则波及不规则波组合作用下，经过一个风暴过程的波浪累计作用后，内坡混凝土框架、掺石混凝土护坡及混凝土俄台总体稳定。袁胜英（2017）在《浅谈防波堤设计经济技术性》中，以长屿二级渔港为例，通过对斜坡堤堤顶的扭王体+防浪墙与扭王体+四角空心方块及直立堤与斜坡堤的比较，结果表明在水深浅、波浪较大位置处采用斜坡堤顶扭王体+四角空心方块结构较为经济，在水深较大、浪较小地方采用高基床与沉箱结合直立堤结构形式较为经济[3]。信书，徐伟，赵海涛，都春玲（2012）设计了朱家尖月吞渔港防波堤结构。在结构设计过程中采用了“先计算初定，后试验优选”的设计方法。物理模型试验结果表明，结构水平力估算方法是合理的。对于情况相似的透空式防波堤工程设计，具有较好的参考价值。季飞（2017）在《温州洞头中心渔港透空式防波堤设计》中结合建设、科研、设计以及专家意见，提出了极端高水位下百年一遇泊稳标准，为其他类似工程提供了较好的参考依据;本文同时提出了透空式防波堤结构型式，并对挡浪板设置、内侧靠船点设计进行了优化和重点阐述。粟建勋（2013）在《浅析防波堤结构的优化设计》中指出，由于防波堤结构形式具有多样化的特点，而且长期处于恶劣的环境下造价较高，因此需要寻求合理、可靠的防波堤结构型式，在确保防波堤具有良好使用功能的基础上，有效的降低防波堤工程的造价[4]。由于防波堤结构形式较新，对其研究、应用相对较晚，现行《防波堤设计与施工规范》对其仅有较少规定，不足以很好地指导防波堤的设计过程。本文在参考国内外研究成果、现行规范及类似工程经验的基础上，系统地给出了防波堤的设计过程。1.3研究内容和技术路线本文的研究内容如下：第一部分是绪论，主要介绍本文的研究背景、研究内容、国内外研究现状等；第二部分是防波堤平面布置及平面设计方面，指出平面布置的原则以及设计的方法；第三部分以渔港为例，分析防波提平面设计的方案，先指出存在的问题，然后提出设计的必要性，然后对防波提的结构进行设计；第四部分是渔港防波提功能的延伸和拓展，最后一部分是结论，主要对本文的观点进行总结性概述。本文的技术路线如下：渔港防波堤改造及功能的扩展与延伸渔港防波堤改造及功能的扩展与延伸防波堤平面布置及断面设计方法防波堤平面布置及断面设计方法 某渔港防波堤平面布置及断面设计某渔港防波堤平面布置及断面设计渔港防波堤功能的扩展与延伸渔港防波堤功能的扩展与延伸薪酬保密的内涵及优劣势渔港防波堤功能的扩展与延伸 结论与展望结论与展望图1.1论文技术路线图第2章防波堤平面布置及断面设计方法2.1渔港总平面布置设计规范及标准徐闻县角尾乡港门渔港西邻琼州海峡，位于雷州半岛西侧，海安渔港以西的角尾乡放坡村。角尾乡属徐闻管辖，该乡水陆交通较为方便。本工程位于20°16′N；109°55′E，所在岸线呈南北向，东距角尾乡政府约4km，距离徐闻县城约30km，北距湛江市约150km。（1）防波堤顶高程防波堤堤顶高程可参照规范团确定，按照基本不允许越浪设计，高程宜定在设计高水位以上1.0倍设计波高，经计算，防波堤堤顶高程定为5.0m[5]。（2）防波堤挡浪板底高程科研单位通过试验和数学模型分别计算了挡浪板底高程为-0.5m、-1.0m和-1.5m相应的波浪透射系数和反射系数，并研究分析了挡浪板各底高程下港内渔船泊稳条件。研究得出：要满足泊稳条件，挡浪板底高程需设置为-1.5m。表2.1防波堤波浪透射、反射系数表水位入射波要素H4%(m)透射波H4%(m)透射系数Kr反射系数Kr极端高水位+463m外海入射0.850.370.430.651.320.530.400.66合成1.420.260.180.751.680.390.230.73设计高水位+2.87m外海入射0.800.420.520.581.230.620.500.601.330.490.370.75合成1.590.620.390.730.480.360.760.39平均水位-0.5m外海入射0.750.540.720.370.930.580.620.27合成1.090.620.570.270.930.630.680.311.090.750.690.35东防波堤在平面位置上考虑了三个方案，科研单位分别进行了潮流、波浪的数学模型研究，研究了不同风向下港内H4%的分布以及相应的掩护水域面积。经分析，方案三对东向大浪和港内局部风浪未起到掩护作用，因此不予考虑，方案一和方案二对ESE-SE向波浪和港内局部风浪均起到了较好的掩护效果，两方案掩护面积都能满足本工程小型渔船的锚泊要求，结合《温州(洞头)中心渔港总体规划》，方案二更符合渔港规划要求，所以东防波堤总平面布置推荐平面方案二。（3）泊稳条件由于台风期间要同时满足300艘小型渔船的避风锚泊，需确定防波堤掩护范围内满足泊稳标准的水域面积，本工程所需锚泊面积约9.5万m2。科研单位分别计算了各向波浪下的掩护水域面积。结果表明，在ESE-SE向、NW向以及ESE向外海来浪与NE向风浪合成浪作用下，掩护水域面积都能满足300艘小型渔船的泊稳条件，而对于W向来浪，则不能满足，由于对东防波堤影响较大的波浪主要来自东口的外海大浪和港内水域自身形成的小风区浪，本区域常风向为N}NE向(频率占48.4%)，风速较大，而W向风出现频率仅为0.7%，且风速较小，所以东防波堤主要遮挡东向外海大浪和N-NE向风浪[6]。2.2防波堤平面布置原则防波堤是位于港口水域外围，用以抵御风浪、保证港内有平稳水面的水工建筑物，使船舶在港内停泊、进行装卸作业时水面稳静及进出港航行安全、方便，有时防波堤也兼用于防止泥沙和浮冰侵入港内。防波堤按其断面形状及对波浪的影响可设计为：斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式，以及配有喷气消波设备和喷水消波设备的等多种类型[7]。按照水运工程规范规定,一般分为直立式和斜坡式。直立式一般为预制安装沉箱或方块结构,其过程为挖泥、抛石基床、预制安装构件、上部结构。斜坡式就要看设计了。一般采用抛石结构，为了保证堤身未来不受沉降影响，设计都会结合地质情况在施工预算图中提出抛石方法，一般淤泥4米以内采用抛石挤淤，超过4米采用爆破挤淤。爆破挤淤分为两个过程，一是堤身爆破推进，二是堤侧爆夯形成平台。堤身一般考虑受恶劣天气影响前形成堤身，最后做上部结构[8]。设计低水位时，波高的采用分为以下两种情况：当有推算的外海设计波浪时，应取设计低水位进行波浪浅水变形分析，求出堤前的设计波高；当只有建筑物附近不分水位统计的设计波浪时，可取与设计高水位时相同的设计波高，但不超过低水位时的浅水极限波高；设计高水位时，堤前波态为立波，而在设计低水位时，已为破碎波，尚应对设计低水位至设计高水位之间可能产生最大波浪力的水位情况进行计算。2.3防波堤断面设计方法断面在采用7.0t，80t扭王字块体护面时，断面均失稳。而在采用90t扭王字块体时试验表明，在各水位波浪作用下断面其各部分均保持稳定。对于防波堤胸墙允许越浪量的标准由于目前我国对海堤挡浪墙上浪的影响尚无规范标准，依据有关日本及荷兰的研究成果，在设计新堤时，设计越浪量的大小可参考表6予以确定。根据护面块体不同摆放方式试验结果表明，规则摆放90t扭王字块体，整体下滑，间距大于单个扭王字块体长度一半，大面积出现晃动，最底排块体被挤出，因此判定失稳，同时在胸墙顶产生的越浪量为不规则摆放时的2倍，断面其它各部分稳定性与不规则摆放时基本一致。因而对于护面扭王字块体的摆放方式应采用定点随机安放[9]。第3章某渔港防波堤平面布置及断面设计3.1渔港现状及存在问题3.1.1徐闻县渔港现状徐闻县位于雷州半岛的南部，三面环海，东滨南海，南临琼州海峡，西濒北部湾，与海南省隔海相望，是大陆通往海南的咽喉之地，也是我国南北航运、粤海联运的枢纽，是环北部湾经济区域核心地带。徐闻陆地面积1900多平方公里，海洋面积就达8800多平方公里，海域面积辽阔，是湛江市海域面积最大的县（市）区。这里海岸线长达400公里，海洋功能面积120万亩，可开发利用的大小港湾60多个。这里岛屿众多，星罗棋布有50多个港口埠头，共有海岛19个，其中有居民岛7个，无居民岛12个。这里渔场众多，东部有浅海渔场、二卡渔场、沙角渔场、浑沟口渔场、外卡头渔场，南部有四塘渔场、三墩渔场，西部有苞西渔场、外沙渔场，还有北部湾、海南岛四周和西沙群岛等渔场，鱼类资源十分丰富，盛产黄花鱼、鲶鱼、鲳鱼、青鳞鱼、西刀鱼等经济鱼类[10]。全县沿海滩涂宽阔平坦，可利用养殖面积20万亩，相当于耕地面积的19%。潮间带面积25万亩，其中红树林面积21.79万亩，可养殖面积9.98万亩，10米等深线可养面积7.73万亩，发展海水养殖业条件得天独厚，是广东省海洋大县之一。2010年，全县渔业产量达6.7万吨，经济总产值达11.7亿元。目前，广东岸华公司在西连大井进行试验海参孵化养殖，成功后将在全县推广，单项可为徐闻渔业经济增产3亿多元。徐闻沿海的许多地方，具备建设深水大港的条件，对发展海洋经济作用重大。徐闻县三塘至四塘海岸线可建20万吨级深水码头，龙塘排尾角至红坎湾海岸线可建30万吨级深水码头。现拥有海安港、海安新港和火车轮渡北港三大交通港口，海安港是中国最大轮渡码头，粤海铁路火车轮渡码头是亚洲第二大火车轮渡码头。去年，该县港口吞吐最达5924万吨，占全市的43%。3.1.2徐闻县渔港存在的问题由于原有渔港既无码头泊位，也无配套设施，渔船仅能抛锚停泊在港内堤岸，采用小船驳运、肩挑卸鱼，生产落后、经营粗放，制约了渔业发展。根据现有渔港现状，结合目前的生产规模、渔船数量、承担的功能及现有设施情况，综述如下：（1）没有正规的作业码头，现有堤岸等级低，并且十分陈旧，不能保证渔船安全靠泊；（2）港池航道淤积严重，无法满足渔船进港锚泊要求，口门航道在波浪掀砂和沿岸流的共同作用下，经常淤积，加上缺少资金加上缺少维护，严重影响了渔船进出港；（3）渔船数量较多，但吨位较低。本港停靠渔船约占角尾乡渔船总数的40%，渔船数量为316艘，但渔船大多为一般木质渔船，吨位较低，渔船马力8～24HP。（4）现有避风锚地水深浅，无法满足现有渔船进港锚泊要求；（5）没有陆域生产设施，不能供来港渔船进行卸渔和补给，没有正规的渔货交易市场和管理中心，必需增建发展陆域生产功能区，以满足市场经济要求。3.2项目建设的必要性和可行性渔港防波堤工程位于南排山潮汐通道深泓北侧，坎门湾大山墩与赤礁之间，全长1560m，分为东西两段防波堤。由于防波堤的地理位置特殊，经常遭受台风的破坏，2013年10月，遭到“菲特”强台风的袭击，防波堤再次出现重大险情，防波堤肩台外扭工字块体大部分被击断，堤心石严重掏空贯穿，堤身胸墙和路面塌陷，堤根消能坎第一台阶掏空塌陷。因此，急需进行优化设计。因港区南防波堤和西防波堤水深、波浪情况相似，防波堤结构采用相同结构形式，北防波堤受到波浪较大、水深浅，现有的防波堤不符合《防波堤设计与施工规范》(JTS154-1-2011)及《海港水文规范》（JTS145-2-2013)中的有关要求，因此，需要重新设计。但是现有的工况均满足防波堤抗倾、抗滑及防浪墙稳定要求，因此，在重新设计方面存在一定的可行性[11]。3.3渔港建设区域的自然条件徐闻地处北回归线以南，属于典型的海洋季风气候区，具有明显的亚热带气候特征，气温常年较高，雨量充沛，相对湿度高，偶受热带气候的影响，雷暴天气多。徐闻县全年温暖，冬季偶有奇寒，多年平均气温23.6ºC(1971~2001年累年值，下同)，最热月份出现在7月，该月平均气温为28.6ºC，极端最高温38.8ºC，最冷月份出现在1月，该月平均气温为16.9ºC，极端最低气温为2.2ºC。大于35ºC的历年平均日数约20天，寒潮三年二遇，有的年份出现霜冻。近30年年平均降水量1413.2mm，多年最大降水量2134.1mm，最小降水量812.4mm。降水量分布不均，多集中于夏秋两季，5~10月的雨量占全年的85%左右，5~9月常出现暴雨，尤其是台风带来的暴雨。徐闻县多年平均风速2.8m/s，冬季多偏ENE向风，夏季多偏SE向风。常风向为ENE，频度为19.6%，次常风向为E，频率为17%。全年出现大于8级大风的日数平均为6.4天，最多年为14天。由于徐闻站在内陆，受地形影响，风速比海边小，而港址在海峡边，直接受海风的影响，NE至SE之间五个方位的风频率较高，系主导风向，最大年频率方向是E向，其频率为26.8%，其次是ENE向，频率为10.6%。偏W向频率很小，但WNW、NW为强风向；港址附近三塘风况资料，E、ESE、WNW、NW向为强风向。主要受台风的影响，每年6~10月为台风季节，8、9两月为台风出现次数最多的月份，约总次数48%。年平均出现台风次数为2.7次，最多为6次。3.4渔货卸港量发展水平预测及建设规模徐闻县渔港的防波堤由东堤和西堤构成，总长1560m，其中东堤长630m，西堤长930m，口门宽286m,形成5.3km2的港域面积，可供3000余艘渔船避风锚泊。本次整体修复设计是在现有防波堤基础上进行整体修复加固改建，按照100年一遇的潮位和波要素进行设计[12]。修复加固规模为防波堤东堤和西堤全段。3.5渔港原防波堤平面布置改造方案图3.1防波堤标准平面图本次修复防波堤总长与原防波堤保持一致，堤顶高程由8.5m增加到11.0m，挡浪墙顶高程增至12.5m。轴线与原有防波堤的协调一致，迎浪向坡顶线由于护面块体的加大，前沿向外扩；背浪向坡顶线保持不变。3.6新防波堤断面设计备选方案比选及推荐为了选择适宜的防波堤结构形式，先根据工程建设条件，对斜坡式、直立式、混合式和透空式4种较常用的防波堤结构形式进行初步选择。直立式防波堤对地基条件要求较高，本工程区地质条件不能满足要求;堤轴线位置的水深较浅，不满足混合式防波堤基肩水深大于2.5H1/3的要求。比较分析，确定桩基透空式防波堤和人工块体护面斜坡堤作为备选方案，进行详细、全面的方案比选。从技术、经济、环境等方面，对初选的人工块体护面斜坡堤和桩基透空式防波堤进行综合比较。比较发现：方案2防浪效果优于方案1；从结构特点、建筑材料、工程造价上看，两方案相差不多；在整体稳定性、冲淤条件、环境影响、使用功能、施工与维护等方面，方案1优于方案2[13]。可见，对于本工程方案1总体上优于方案2，最终选择桩基透空式防波堤结构形式。表3.1防波堤结构方案比选方案结构特点防波效果整体稳定性冲淤条件工程造价使用功能施工与维护环境影响桩基透空式防波堤(方案1)由钢筋混凝土桩基、承台及构配件组成的透空式超静结构防浪效果较好，透浪系数可低于0.2-0.3桩基进入持力层，稳定性较好结构透水，日常水位下，工程后港内流场变化较小，对于原有冲淤状态变较小约5.3万元/m堤顶可以通车，内侧可兼作码头，满足渔船靠泊作业施工速度相对较快，工期短。结构整体性好，后期维护费用少具有良好的透水性，港池水流通畅，不易污染施工过程环境不利影响较小，桩基础对底栖生物生境破坏少人工块体护面斜坡堤(方案2)堤身由块石抛填而成，迎浪侧安放护面块体，内侧砌石护面防波效果很好，基本不透浪由于地基为软弱的淤泥层，需要对地基进行处理，稳定性较差结构不透水性差，工程后港内流场显著改变，改变原有泥沙冲淤状态，可能造成较严重的淤积约6.2万元/m堤顶可通车，一般无法兼做码头地基沉降时间长，工期较长。后期维护费用较大水交换不通畅，港池易被污染。施工过程环境不利影响较大，防波堤底部断面宽，底栖生物损失大图3.2防波堤A-A断面图第4章渔港防波堤功能的扩展与延伸4.1渔港防波堤基本功能分析防波堤的功能是防御外海波浪对所掩护海域的侵袭，为船舶的停泊和作业提供平稳、安全水域和保护港内水工建筑物，故在港口工程中具有特殊地位。由于防波堤要在恶劣的环境中工作，造价昂贵，因此，寻求合理、可靠的结构型式和切实可行的施工方法以保证其使用功能并降低造价为世界各国港口工程界所重视。4.2渔港防波堤功能扩展与延伸思路分析港区上部地基土16m以浅均为饱和流塑状淤泥，具有高压缩性，低渗透性，不能满足堤基承载力的需求，用加荷自然固结提高地基承载力的方法，施工周期长，施工期间易发生滑动破坏，采用堆石基础，可采取爆破挤淤法等处理浅部软土层，具体应重视防波堤轴线方案，堤坝的设计荷载，选择Ⅱ2或Ⅲ1层作为基础持力层[14]。（1）东堤和西堤调整后的断面在各级水位及相应波要素作用下，经波浪累计作用一个完整风暴过程(相当于原型3.4h后)防浪胸墙稳定，前坡扭王字块体稳定，尽管有个别在大波作用下有轻微的震动，但无位移发生。对东、西堤堤脚处的栅栏板护脚方案的试验结果表明，在各种水位与相应的波浪组合作用下，栅栏板均稳定。（2）考虑到施工船机的吊装能力、开挖平整度等因素，采用了较小尺寸的栅栏板，在铺设1块和2块的情况分别进行了试验，结果发现在各种水位与相应的波浪组合作用下栅栏板均保持稳定。考虑到栅栏板能对堤脚前沿的原有块石起到较为有效的阻隔，防止其被卷起对护面扭王字块的损坏，建议在堤脚安放2块栅栏板，同时在其前方作适当的开挖，以减少原有块石对护面块体的伤害。（3）东、西堤(尤其是东堤)的内坡灌砌混凝土护面，根据目前内坡淤泥较厚(现场已接近内侧哉台)的实际情况，试验时将戗台以下抛理块石作适当保护。试验结果表明，在各种水位与相应的规则波及不规则波组合作用下，经过一个风暴过程的波浪累计作用后，内坡混凝土框架、掺石混凝土护坡及混凝土戗台总体稳定。4.3某渔港防波堤功能扩展与延伸初步方案设计根据防波堤功能要求进行结构设计。徐闻县渔港防波堤主要有3个功能要求：满足台风期渔船安全避风需要；兼顾渔船日常靠泊作业；尽量减轻港内淤积。基于上述功能要求进行防波堤结构设计：根据计算结果，初步确定挡浪板入水深度和堤深宽度；通过物理模型试验，优选挡浪板入水深度和堤深宽度；确定防波堤堤顶高程和码头面高程；根据上述结构尺度最终设计出防波堤结构。根据以上确定的防波堤的结构尺度，综合考虑结构的整体性、耐久性、使用功能，选择桩基承台结构形式，并在防波堤内侧进行适当的改造，使其满足渔船日常靠泊作业的要求，最终设计出桩基防波堤结构图，其主要指标如下：4.3.1挡浪板入水深度初定挡浪板入水深度是透空式防波堤透射系数的最重要影响因素。根据《浙江省沿海标准渔港布局与建设规划》，在百年一遇高潮，百年一遇的风、浪条件下，渔港港区内有效波高小于1.0m的水域面积为有效锚泊面积，可以满足渔船渡台避风的锚泊需求。考虑到波浪向港内的绕射，确定防波堤应达到不利波向透射波小于0.5m的要求。根据防波堤的平面布置，NNW向浪控制渔港避风条件。由于透空结构的特殊性，水位对透空式防波堤的透射系数影响较大，结合设计波要素，防波堤防浪效果分析需考虑极端高水位和设计高水位情况。极端高水位下，百年一遇波高2.4m，波长28m，要求透浪系数达到0.21；设计高水位下，百年一遇波高2.1m，波长24m，要求透浪系数达到0.24。根据《防波堤设计与施工规范》桩基防波堤的透浪系数计算公式，计算不同挡浪板入水深度的透浪系数，计算内侧挡浪板时，人射波高取被外侧挡浪板消减后的值，结果见表3.Kξ=式中：Kt为透射系数；Ht为透射波高；H为人射波高；L为波长；d为堤前水深；t0由计算结果可知，极端高水位下挡浪板底高程为0.5m(入水深度3.06m)时可满足透射系数要求，设计高水位下挡浪板底高程为-0.5m(入水深度2.72m)时可满足透射系数要求。可见，防波堤透浪系数由设计高水位下的波浪条件控制。考虑到计算结果与实际情况差别较大，初步选取0.0m，-0.5m和-1.0m共3个挡浪板底高程方案，通过物理模型试验优选。4.2.2堤身宽度的初定防波堤堤身宽度主要由结构要求和使用功能决定，与结构受到的水平波浪力密切相关。结构水平力由极端高水位下NNE向波要素控制，百年一遇有效波高3.0m，波长50.3m，《防波堤设计与施工规范》并未给出桩基防波堤水平波浪力计算方法，鉴于堤前波态的相似性，参考《海港水文规范》中直立堤波浪力计算方法进行估算，由防波堤挡浪板板底以上部分波压力估算水平波浪力。在HsL=1/16.7(>1/30)，0.139<d/L(=0.151)<0.2的条件下，需按《海港水文规范》8.1.3的规定进行计算。经计算，波浪中线高出静水面高度hs=0.76m，水底波浪压Pd=19.8kPa，静水面波浪压强p,5=31.2kPa，对应于挡浪板高程-1.0m，-0.5m和0.0m处的波浪压强分别P1=25.1kPa,P2=25.8kPa和P图4.1防波堤水平力计算(单位:m)可见，结构受到的水平方向力较大，初步确定采用两对叉桩、一个斜桩的桩基布置形式，结合防波堤使用功能(堤顶双车道)，适合堤宽应在12m左右。考虑到计算结果与实际情况差别较大，初步选取11m,12m和13m共3个堤身宽度方案，通过物理模型试验优选。4.2.3挡浪板入水深度和堤身宽度的确定将初定3个挡浪板底高程方案与3个堤身宽度方案进行组合，通过不规则波断面物理模型试验得到每种组合的透射系数和水平波浪力。试验工作在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室进行，透射系数试验条件为设计高水位、有效波高2.1m，波长24m，结构水平力试验条件为极端高水位、有效波高3.0m，波长50m，由物理模型试验结果可见：在本研究范围内，挡浪板入水深度相同时，堤身宽度的变化对透射系数影响不大，对应于每种堤身宽度，挡浪板底入水深度增大时，水平波浪力增大，而透浪系数都减小[15]。经分析比较，选取挡浪板底高程-1.0m和堤身宽度12m组合作为最终方案(表4.1)。表4.1透射系数与水平波浪力物理模型试验结果堤身宽度B/m投射系数水平波浪力//kNZd=0.0mZd=-0.5mZd=-1.0mZd=0.0mZd=0.0mZd=0.0m110.290.250.23143149153120.280.240.22154161166130.270.240.22157165170这种“先计算初定，后试验优选”的设计方法，提高了物理模型试验的针对性，减少了试验工作量，节约了工作时间。同时发现，结构水平力的估算方法是合理的。4.2.4堤顶高程和码头面高程的确定一般认为，桩基防波堤的防浪效果越好，反射波越强，堤前波态越接近直立堤情况。因而，可参考《防波堤设计与施工规范》不允许越浪条件下直立堤堤顶高程计算式，确定桩基防波堤顶高程：Zp=hwl+(1.00-1.25)H1%=5.72-6.85m，取5.5m,并设置高1.0m的挡浪墙。其中，Zp为堤顶高程，h根据《渔港总体设计规范》确定码头面高程：Zm=hwl+(1.00-1.5)=3.22-3.72m，取3.50m,其中，Z4.2.5结构设计成果根据以上确定的防波堤的结构尺度，综合考虑结构的整体性、耐久性、使用功能，选择桩基承台结构形式，并在防波堤内侧进行适当的改造，使其满足渔船日常靠泊作业的要求。（1）防波堤建设后，在口门处将形成范围较大环流，环流持续时间长，容易在口门附近造成泥沙淤积；（2）防波堤延伸及北港池开通工程实施后，东突堤附近北支航道与西航道交界处在涨转落时有环流出现，含沙水体在此易造成泥沙淤积；（3）方案后形成新的港区，旧口门和北港池入口处涨落潮流速明显增加;新口门处涨落潮流速有一定程度的增加；西港区流速基本不变；北港区呈现与西港区相似的速度分布，即由口门向港池内部流速呈逐渐减小的趋势；（4）工程实施后，港池清水线外移至东突堤附近，使得内部港池(旧港池和北港池)水体泥沙浓度降低，泥沙淤积较轻。第5章结论与展望5.1结论本文以徐闻县渔港防波堤断面结构设计为例，从技术经济方面对比斜坡堤堤顶结构、斜坡堤与直立堤在不同水深及波浪情况下的结构形式，得出在水深浅、波浪较大位置处采用斜坡堤顶扭王体+四角空心方块结构较为经济，在水深较大、浪较小地方采用高基床与沉箱结合直立堤结构形式较为经济