海岸工程學復習資料

1、緒論一、海岸線、海岸帶與海岸1、海岸線：一般系指多年大潮平均高潮位與陸地的交界線。2、海岸帶：海陸兩側具有一定寬度的條形地帶稱為海岸帶。海洋和陸地相接的地帶海岸帶的寬度各國規(guī)定不盡相同，我國規(guī)定：一般岸段，自海岸線向陸地延伸10km左右；向海擴展到10-15m等深線。海岸帶包括潮上帶、潮間帶和潮下帶。位于平均高潮位之上的區(qū)域為潮上帶，位于平均高潮位和低潮位之間的區(qū)域稱為潮間帶，位于平均低潮位以下的區(qū)域為潮下帶。 3、海岸：由后濱、前濱、外濱組成。后濱（或后灘）常位于高潮位之上，屬于潮上帶。前濱又稱灘面，位于波浪沖擊的上限與低潮海濱線之間的地區(qū)，也稱潮間帶，是受拍岸波浪作用強烈的地區(qū)。外濱又稱濱

2、面，屬潮下帶，從低潮海濱線向外延伸，經過寬度不等的破波區(qū)或破波帶。這個區(qū)域是破碎的波浪強烈作用下的泥沙運動區(qū)域。二、海岸類型根據海岸的形態(tài)、成因、物質組成和發(fā)展階段等特征分為：基巖海岸：一般是陸地山脈或丘陵延伸與海面相交，經過波浪作用形成的海岸。砂礫質海岸：又稱堆積海岸，主要是平原的堆積物被搬運到海岸邊，再經波浪或風的改造堆積形成。淤泥質海岸：主要由江河攜帶入海的大量細顆粒泥沙，在波浪和潮流的作用下輸運沉積形成。生物海岸：包括紅樹林海岸和珊瑚礁海岸。紅樹林海岸由紅樹植物與淤泥質潮灘組合而成；珊瑚礁海岸由熱帶造礁珊瑚蟲遺骸聚積而成。 3、 海岸線沖淤變化的影響因素可分為長期作用和短期作用；由于海

3、平面上升或地面沉降引起岸線蝕退，以及河流改道使泥沙補給條件劇烈變化而出現海岸變遷屬于長期作用。短期作用則主要是指波浪、沿岸流、風暴潮、河流豐枯變化、風等自然因素以及人類工程活動因素對海岸的影響。4、 海岸帶的環(huán)境特征（1） 災害性天氣頻繁 （2）大陸與海洋相互作用強烈（3）人類活動影響顯著第二章、潮汐一、波浪1.波型：風浪：在風場中風直接作用下形成和傳播的波浪。涌浪：離開風場繼續(xù)傳播的波浪稱為涌浪?；旌侠耍?涌浪在傳播進入另一個風場后的波浪。 特征: 涌浪和風浪的頻率比 風浪：波面粗糙，波長和周期短，波峰陡峭，波峰線短，常出現波浪溢浪(白帽)現象。 涌浪：波面光滑，波峰線長，波長和周期長于風浪

4、。2.波向： 常浪向：波浪出現頻率最多的波向為常浪向。強浪向：最大波高出現的波向為強浪向。 波浪玫瑰圖： 將波浪的出現頻率、最大波高、平均波高分別標在16個方位，得到波浪玫瑰圖。3.波高：一般實測波高有平均波高和最高波高。平均波高反映經常出現的波浪場。最大波高反映最危害的波浪強度。二潮汐：（定義：狹義、廣義）1.狹義：也稱為天文潮，指海水受月球和太陽引力作用而形成的一種有規(guī)律的水位升降。2.設計潮位： 海岸工程中的設計潮位包括：設計高水位、設計低水位；極端高水位和極端低水位。隨便：（1）設計高水位：在海岸港和潮汐作用明顯的河口港，設計高水位應采用高潮累積頻率10%的潮位，簡稱高潮10%；當有歷

5、時累積頻率統(tǒng)計資料時，也可采用歷時累積頻率1%的潮位為設計高水位。在汛期潮汐作用不明顯的河口港，應采用多年歷時1%的潮位為設計高水位。（2）、設計低水位：在海岸港和潮汐作用明顯的河口港，設計低水位應采用低潮位累積頻率90%的潮位，簡稱低潮90%；當有歷時累積頻率統(tǒng)計資料時，也可采用歷時累積頻率98%的潮位。在汛期潮汐作用不明顯的河口港，應采用多年歷時98%的潮位為設計低水位。（3）、極端高水位：應采用重現期為50年的年極值高水位。（4）、極端低水位：應采用重現期為50年的年極值低水位。第三章 波浪對海工建筑物的相互作用*波的相關定義1. 1/10 大波：波群或觀測的全部波浪中，按波高大小的順序

6、，就相當于總數的1/10 的大波及對應其波高的周期，進行平均得到的波浪，并以H1/10 和T1/10 表示。(所有的波高由大到小排列，取前面的十分之一來做平均的波高)2. 有效波或1/3 大波：是指將海浪的觀測數據根據波高大小由大到小排列，取前1/3 的大波平均，即為有效波高。并以H1/3 或Hs 和對應的周期為T1/3 或Ts 表示。3. 累積概率（F）波高（HF）：實際海面上不規(guī)則波列所出現的概率F 對應的波高。例如1000個波浪，按波高一次排列，其中第10 個（累積概率為1%）波高，則稱為累積概率1%波高，并記為H1%, 余類推。4. 設計波浪的重現期：指某一特定波列累積頻率的波浪平均多

7、少年出現一次，它代表波浪要素的長期（以幾十年計）統(tǒng)計分布規(guī)律。5. 設計波浪標準的含義設計波浪的重現期標準主要反映建筑物的使用年數和重要性。而設計波浪的累積頻率標準則主要反映波浪對不同類型海工建筑物的不同作用性質。6. 直墻式、墩柱式、樁基式和一般的斜坡式建筑物的強度和穩(wěn)定性計算時，重現期50 年。斜坡式護岸等非重要建筑物，破壞后不致造成重大損失者，重現期25 年。特殊重要的建筑物（海上燈塔）當實測波高大于重現期為50 年的同一波列累積頻率的波高時，可按實測波高計算。7當推算的波高>淺水極限波高時，應按極限波高采用。周期用平均周期；波長：一、 波浪對直墻式建筑物的作用1. 直立墻前的波態(tài)

8、有:立波、遠破波和近破波三種。2. 立波：波浪將在墻面上完全反射，反射波與入射波相疊加形成的波。3. 立波形成條件：進行波的波峰線與直立墻的軸線大致平行；墻長大于一倍波長；墻前有足夠的水深。4. 遠破波：在墻前半波長或稍遠處發(fā)生破碎的波浪，稱為遠破波。5. 近破波：在墻面或其附近發(fā)生破碎的波浪，稱為近破波。6. 立波的計算（d1.8H） 淺水立波法森弗羅簡化法插值法歐拉坐標一次近似法海岸防護工程一、概述1.海岸侵蝕的原因：（1）自然因素：海平面上升，波浪對岸灘上部的沖刷，風力輸沙，沿岸輸沙（2）人為因素：開采地下資源造成陸地下沉，沿岸輸沙被攔截，海灘采礦，天然海岸防護的變動。2.海岸防護工程定

9、義：保護海岸灘地，抵御風浪、沿岸流和潮流對岸灘的沖刷與剝蝕所修建的建筑。類型：（1）傳統(tǒng)：丁壩、離岸堤、護岸和海堤、人工海灘補沙 （2）新型：水力插板樁壩、鋼筋砼半圓型丁壩、離岸堤、雙排管道丁壩3.海岸防護措施的選擇丁壩：沿岸輸沙為主的海岸 離岸堤：橫向泥沙運動為主的海岸線 人工海灘補沙：橫向泥沙運動為主的海岸線護岸：不單獨采用，與丁壩，離岸堤結合使用二、海堤1.定義：在河口、海岸地區(qū)，為了防止大潮的高潮和風暴潮的泛濫及其伴隨風浪的侵襲造成土地淹沒，在沿岸原有地面上修筑的一種專門用來擋水的建筑物。2.斷面形式：直立式、斜坡式、混合式(一)、斜坡式海堤（1）特點海堤的迎水面坡度比較緩，m>

10、1 斜坡堤堤身一般用當地土料填筑或吹填，迎水面設置護坡。 為了減小堤身斷面的土石方量而又不降低抗御波浪爬高的標準，常在堤頂設置高約1m的防浪胸墻。 而為了防止堤腳受潮、浪沖刷，影響堤腳穩(wěn)定，一般可在堤腳處設置拋石棱體，或作大方腳或丁砌條石，還有在坡前做單樁夾石或兩樁夾石。（2）護坡要求護坡應有足夠的厚度和重量，防止失穩(wěn)。 護坡下應設置反濾層或過渡層。防止堤身土在滲流作用下從護坡塊石的縫隙中流失。 有足夠的保護范圍，以免坡腳或坡頂受沖刷后危及堤身安全 應盡可能就地取材、施工簡單、便于維修，造價經濟。（3）胸墻或防浪墻要求 高度宜高于堤頂0.81.0m，不宜超過1.2m 底寬0.81.2m，頂寬0

11、.61m 迎浪墻、直立斜坡度1：0.21：0.5 底部埋深大于0.5m。（4）優(yōu)點因迎水面坡度緩，則穩(wěn)定性好；堤前反射??； 堤身底寬大，堤基應力分布比較均勻，在海灘淤泥地基上筑堤較為有利； 施工較簡易，可就地取材，對風浪引起的堤身變形和局部破壞適應性強，便于修復。（5）缺點堤身斷面大，需工程量和占地面積較多 在一定的坡度范圍內，迎水坡的波浪爬高較大； 在灘地高程較低情況下，由于施工時往往要求先堆土方，后做護坡，結果容易導致已堆筑的土方被沖失。(二)、直立式海堤（1）特點直立式海堤的迎水面用塊石或條石砌成m<1的直立墻； 墻后用土方填筑防護墻與土方之間設有反濾層或拋石渣。（2）優(yōu)點斷面小、

12、占地少； 波浪爬高較通常斜坡堤小，堤頂高程略低；施工時采用“土石并舉，石頭占先”方式，這樣可減少土方被潮水沖失。（3）缺點地基應力比較集中，堤身沉陷比較大； 堤前波浪底流速大、易引起堤腳沖刷，波浪對防護墻的動力作用較強烈；防護墻損壞后維修比較困難。三、海堤斷面型式確定應考慮的因素1、海堤型式的確定應根據水文地質、材料來源、施工條件等具體情況綜合考慮，進行方案比較，選定經濟、合理的結構型式。2、一般情況下地質條件較差、破波帶附近、波浪作用強，海堤斷面宜選擇斜坡式；地基條件較好、破波帶以外、水深較小波浪不大，海堤斷面宜選擇直立式；地質條件較差、水深大、受風浪影響較大的堤段，海堤斷面宜選擇混合式。四

13、、海堤斷面設計1、海堤設計標準海堤工程的級別(>100年 1級、100-50年 2級、50-30年 3級、30-20年 4級、<20年 5級)設計高潮位確定（采用頻率分析的方法確定）波浪的設計標準（包括設計波浪的重現期；設計波高的波列累積頻率）2、海堤的設計內容水文動力要素：確定海堤的防御標準確定海堤的工程等級確定海堤的設計潮位確定海堤的設計波浪要素構造設計：斷面選型基本尺寸擬定構造措施基本尺寸擬定：確定堤頂高程確定堤頂寬度堤身邊坡結構計算防護墻的穩(wěn)定性計算海堤抗滑抗傾覆穩(wěn)定性計算胸墻的穩(wěn)定性計算護面塊體的穩(wěn)定重量、護面層厚度、護底塊石穩(wěn)定性地基的整體性驗算地基的沉降計算五、護岸1

14、、定義：在河口、海岸地區(qū)，對原有岸坡采取砌筑加固的工程措施2、功能：防止波浪、水流的侵襲、淘刷；防止在土壓力、地下水滲透壓力作用下造成的崩塌。3、護岸和海堤的異同： 相同點：護岸與海堤都是為了防浪、擋潮保護陸上農田、城鎮(zhèn)。不同點：護岸是對原有岸坡加以保護，防止岸坡在波浪水流作用下坍塌，維持岸線穩(wěn)定；海堤是在地表以上修建擋水建筑物，主要功能是防止暴潮、洪水的淹沒泛濫。4.、類型護岸類型按材料分為以下三類:(1)天然材料護岸；(2)垂直護岸；(3)鋪砌護岸護岸的類型按斷面形狀分為：直立或陡墻式；斜坡式；凹曲線式；臺階式 5.、直立式（陡墻式）護岸斷面設計：（1）護岸頂高程當允許上浪時，海港護岸頂高

15、程宜定在設計高水位以上0.60.7倍設計波高處，并應高于極端高水位。當不允許上浪時，海港護岸頂高程可定在設計高水位以上1.01.25倍設計波高處，并應高于極端高水位加超高值00.5m。（2）基床厚度拋石基床的厚度應通過計算確定。 當基床頂面應力大于地基承載力時，不宜小于1.0m；當基床頂面應力小于地基承載力時，不宜小于0.5m。（3）基床肩寬拋石基床的肩寬: 夯實基床，不宜小于2.0m； 不夯實基床，不應小于1.0m。優(yōu)點：在無風浪的情況下可作為岸壁?？啃〈秉c：波浪反射大，墻前沖刷比較嚴重。6、斜坡式護岸斷面設計：（1）結構選型堤式護岸：由堤身、護肩、護面、護腳和護底結構組成。坡式護岸：由岸

16、坡、護肩、護面、護腳和護底結構組成。（2）斷面尺度1）斜坡式護岸頂高程允許上浪的沿海港口護岸，岸頂高程宜定在設計高水位以上0.8-1.0倍設計波高處，并應高于極端高水位。不允許上浪的沿海港口護岸，岸頂高程按下式計算式中：2）邊坡、護肩、胸墻、肩臺和護腳邊坡可采用1：1.51：3.5；護肩寬度可取1.03.0m，厚度根據使用要求確定；當胸墻前斜坡護面為塊石或人工塊體時，墻前坡肩的寬度不應小于1.0m，且至少應能安放一排護面塊體；堤式護岸堤身寬度應根據胸墻底寬、施工條件確定；設置肩臺的護岸，肩臺寬度不宜小于2.0m，其頂高程可根據護岸整體穩(wěn)定性和施工條件確定。護腳可采用拋石棱體、基礎梁等型式。六、

17、保灘工程1、定義：保灘工程是根據設計方案，向海灘大量拋沙，或者同時輔以硬工程，使受侵蝕的海灘增寬或保持海岸、河口地區(qū)灘涂的穩(wěn)定的工程措施。2.、分類：（1）丁壩組成：丁壩一般與岸線成丁字形相交，由壩頭、壩身、壩根三部分組成。功能：（1）丁壩自岸邊向外伸出，減弱波浪和水流對岸邊的沖擊力。 （2）阻礙泥沙的沿岸運動，使泥沙落淤在兩丁壩之間，使灘地淤長，鞏固堤、岸。布置：正交、向上挑、向下挑（2）順壩定義：也稱為離岸堤，在海岸線外一定距離的海域中建造大致與岸線相平行的防波堤。布置型式：連續(xù)布置和間斷布置潛順壩（潛堤）功能：消浪和促淤（3）人工沙灘補沙定義：從海中或陸上的沙源采沙后填筑于海灘上，以彌補

18、被侵蝕的泥沙，防止海岸線后退。通常用于侵蝕性海岸。（4）種植物海港工程一、海港工程基本概念1、海港工程：為興建水陸交通樞紐和海江聯運樞紐所修造的各種工程設施。2、組成：根據功能的需要，海港由港口水域、水工建筑物和陸域設施三部分組成。港口水域：供船舶航行、回轉、錨泊和水上過駁。要求具備適當的面積和水深，且水面穩(wěn)靜、水流平緩。包括進港航道、港口口門、港池、錨地、回旋區(qū)。水工建筑物：防波堤、碼頭、修造船建筑物、護岸陸域設施：裝卸設備、倉庫、堆場、鐵路、道路和其他服務設施與建筑物。其他知識點1、重現期標準：指某一特定累積頻率的波列平均多少年出現一次，它代表波浪要素的長期（幾十年計）統(tǒng)計分布規(guī)律；2、波

19、列累積頻率標準： 指設計波列在實際不規(guī)則波列中出現的頻率。它代表波浪要素的短期（以幾十分鐘計）統(tǒng)計分布規(guī)律；3、設計波浪要素：波高、波長、波周期以及波向。二、防波堤1、防波堤：對于建造在開敞海岸、海灣或島嶼的港口，為防御波浪對港域的侵蝕而建造的用于掩護水域的一種結構物。2、防波堤功能：（1）防御波浪、冰棱的襲擊，保證港內水域的平穩(wěn)；（2）阻攔泥沙，減少港內淤積，保證港內水深；（3）堤的內側可兼作碼頭。3、防波堤分類：（1）按平面形式（2種）：突堤：一端與岸連接，另一端伸向海中，組成港口的口門；島堤：兩端均不與岸連接，位于離岸一定距離的水域中，設有堤根。（2）按結構分類（2類6種）：重型防波堤斜

20、坡式、直立式、混合式；輕型防波堤透空式、浮式、壓氣式、水力式。三、重型防波堤結構形式及適用范圍1、斜坡式防波堤組成：一般由堤心石、護面和護底組成；適用范圍：適用于水深不大（<7m），石料豐富，地基較差的情況。優(yōu)點：（1）消浪好 （2）對地基承載力要求不高 （3）施工容易缺點：（1）需經常維修 （2）兩側不能兼做碼頭結構形式：拋石防波堤抗浪能力差，多用于波浪不大且石料來源豐富的情況；砌石防波堤石料來源豐富的情況；人工塊體護面防波堤抗浪能力強，多用于波浪大的情況。2、直立式防波堤組成：一般由墻身、上部結構和基床組成；適用范圍：水深較大（大于破碎水深，使波浪不破碎），地基堅實，承載力大；優(yōu)點：

21、（1）用料少 （2）不需經常維修 （3）兼做碼頭缺點：（1）波浪反射大（2）需護底措施，使造價大（3）地基應力大，對不均勻沉降敏感結構形式：3、混合式防波堤（即高基床直立堤）適用范圍：水深較大（>20m-28m），地基承載能力有限的情況；若作直立式，地基承載力不夠；若作斜坡式，材料用量太大（斜坡堤材料用量大致與水深平方成正比） 4、特殊型式的防波堤適用范圍：透空防波堤水深較大，波浪小，無防砂要求的水庫港、湖泊港；浮式防波堤（由有一定吃水深度的浮排和錨鏈系統(tǒng)組成）波陡大，水位變幅比較大的漁港或作臨時防護；噴氣式、噴水式防波堤圍堰施工，打撈沉船及臨時的裝卸作業(yè)。四、斜坡式1.斷面尺度：（1）

22、堤頂高程（2）堤頂寬度人工塊體護面：1.11.25H，但不小于2m，且在構造上至少能安放兩排或隨機安放3塊人工塊體。砌石護面堤：1.11.25H拋填砼方塊：由于堤底的透浪程度較大，堤頂的寬度不宜太寬，否則將影響港內的水面的穩(wěn)定，在設計高水位處寬大于3H。（3）水下棱體（4）胸墻（5）邊坡坡度2.設計內容（1）計算內容1）護面塊體的穩(wěn)定重量和護面層厚度2）柵欄板的強度3）堤前護底塊石的穩(wěn)定重量 4）胸墻的強度和抗滑、抗傾穩(wěn)定性5）地基的整體穩(wěn)定性6）地基沉降（2）計算狀態(tài)1）持久狀況：應考慮以下的持久組合設計高水位設計低水位： 極端高水位2）短暫狀況：對未成型的斜坡堤建筑物進行施工期復核時，水位

23、可采用設計高水位和設計低水位，波高的重現期可采用25年。3）偶然狀況：應考慮地震作用的偶然組合，即進行地震力作用下斜坡堤的整體穩(wěn)定驗算，但不考慮波浪對堤體的作用。此時，水位采用設計低水位。直立式防波堤一直立式防波堤的結構型式：重力式直立堤、樁式直立堤、消能式防波堤 重力式直立堤：依靠結構本身的重量來抵抗水平外力，維持建筑物的穩(wěn)定性。它主要由基床、墻身和上部結構等組成。按堤身結構分，主要有：鋼筋混凝土沉箱式 普通混凝土方塊式 巨型混凝土方塊式 大直徑圓筒式等。 樁式直立堤：有：單排樁式、雙排樁式和鋼板樁格形結構等形式。二. 組成及功能：上部結構：設置交通、擋波、削波；墻身：擋波、沙，維持港內穩(wěn)定，并傳遞外力至基床； 基床：保護地基免受沖刷，平整地基便于安裝，分布地基應力；護底：保護堤前地基，免受海水淘刷 。三. 斷面設計1 高程設計 堤頂高程 允許少量要求（無作業(yè)要求）=設計高水位+（0.60.7）H 基本不越浪（有作業(yè)要求）=設計高水位+（1.01.25）H 備注：直立堤設計波高，除特別注明外，均指重現期為50年、波列累計頻率為1%的波高H，但不超過淺水極限波高。對于上部結構為削角型式的直立堤，其頂部高程宜取高值。墻身頂高程（沉箱或最上層方塊的頂高程） 施工水位+施工期波