港口航道与海岸工程

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1、港口航道与海岸工程-海岸工程学复习资料知识总结（膨胀版）绪论一、海岸线、海岸带与海岸1、海岸线：海洋与陆地的交界线称为海岸线。2、海岸带：海岸线两侧具有一定宽度的条形地带称为海岸带。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。位于高潮位之上的区域为潮上带，位于高潮位和低 潮位之间的区域称为潮间带，位于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

2、波浪作用强烈的地区。外滨又称滨面，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。三、海岸线变化的影响

3、因素1）河流影响：河流入海的泥沙在近海沉积和岸滩堆积，造成海岸 线的推进。2）波浪作用：当波浪冲击海岸时，造成岸滩的侵蚀与后退，砂砾质海岸尤为严重。3）潮汐作用：潮汐相伴产生潮流，潮流冲击岸滩，从而造成对海 岸的冲蚀。4）人类在沿海生产活动的影响：在沿海兴建突堤、丁坝等海工建 筑物时会破坏原有的沿岸输沙平衡，岸线必然会改变其轮廓以求达到 新的平衡第二章、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

4、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。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

5、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。

6、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，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

7、，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

8、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

9、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

10、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,m1 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

11、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0.61m 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

12、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m1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、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

13、地质条件较差、堤身相对较高的堤段，海堤断面宜选择斜坡式; 地基条件较好、滩涂面较高的堤段，或者有软弱土层存在，但 经地基加固处理后在经济上合理的堤段，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、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 确定堤顶高程 确定堤顶宽度 堤身边坡 护面块体的稳定重量、护面层厚度、护底块石稳定性 计算胸墙波

14、浪力 海堤堤身整体稳定性 地基强度验算与沉降计算 地基的整体验算五、护岸1、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；

15、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