海岸工程2海岸防護(hù)工程ppt（30頁(yè)）

1、海岸工程(I）河海大學(xué)港口航道專業(yè)海岸及海洋工程研究所本次課時(shí)需掌握內(nèi)容海堤設(shè)計(jì)要素的確定，具體包括：1、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2、設(shè)計(jì)潮位的確定3、設(shè)計(jì)波要素的確定專業(yè)基礎(chǔ)：工程水文學(xué)第二章 海岸防護(hù)工程海岸防護(hù)工程：一種護(hù)岸工程,保護(hù)沿海灘地,抵御風(fēng)浪、沿岸流和潮流對(duì)岸灘的沖刷和侵蝕，以及風(fēng)暴潮對(duì)田地的泛濫和淹沒(méi)。具體包括：海堤、護(hù)岸、保灘等工程 第一節(jié) 海堤(seadyke, dike seawall)定義：沿海岸修建的一種擋潮防浪，防止田地被淹沒(méi)的堤防、是海岸防護(hù)工程的主要設(shè)施。海堤設(shè)計(jì)需要解決的三個(gè)問(wèn)題：1、水文動(dòng)力要素的確定2、結(jié)構(gòu)的確定3、地基的處理第二章 海岸防護(hù)工程一、海堤的規(guī)劃與布置

2、海堤規(guī)劃與布置原則：1、統(tǒng)一規(guī)劃、綜合利用2、注意生態(tài)環(huán)境3、多方案比選4、堤軸線避免過(guò)多曲折5、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按實(shí)際用途和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況合理確定第二章 海岸防護(hù)工程二、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：海堤能夠安全承受和防御的，并據(jù)以進(jìn)行海堤設(shè)計(jì)的潮、浪組合標(biāo)準(zhǔn)。2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定依據(jù)：首先根據(jù)其保護(hù)對(duì)象的重要性和被保護(hù)的人口或土地面積,將海堤劃分為不同的等級(jí),按不同等級(jí)規(guī)定相應(yīng)的防御標(biāo)準(zhǔn),然后計(jì)算確定由該防御標(biāo)準(zhǔn)所決定的一定累積頻率和重現(xiàn)期下的潮位和波浪值.（參考：潮位可參考堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范、防洪標(biāo)準(zhǔn)；波浪可參考海港水文規(guī)范以及地方相關(guān)規(guī)范）3、海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀：目前尚無(wú)統(tǒng)一的海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)第二章 海

3、岸防護(hù)工程早期確定海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方法：各地標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，但都是以一定的特征潮位和臺(tái)風(fēng)風(fēng)級(jí)的組合來(lái)反映防御標(biāo)準(zhǔn)。主要：廣東省標(biāo)準(zhǔn)、福建省標(biāo)準(zhǔn)、上海市標(biāo)準(zhǔn)、江蘇省標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)例:上海1975年標(biāo)準(zhǔn):歷史高潮位和11級(jí)臺(tái)風(fēng).早期確定海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其缺陷：A、風(fēng)-間接反映波浪 用風(fēng)級(jí)來(lái)反映波浪的大小,是一種間接確定風(fēng)浪要素的方法,同直接利用波浪觀測(cè)資料進(jìn)行分析相比較,誤差比較大,且各地的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)風(fēng)情尚不夠明確,缺乏必要的換算和修正.B、歷史最高潮位-無(wú)頻率概念，有任意性和隨機(jī)性 無(wú)明確的頻率概念,不同地點(diǎn)的歷史高潮位所代表的重現(xiàn)期相差很大,帶有比較大的任意性和隨機(jī)性.籠統(tǒng)地利用歷史最高潮位作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是不合

4、理的.C、資料的可靠性-資料受當(dāng)?shù)貤l件和分析方法制約。 歷史高潮位和最高潮位有的是通過(guò)調(diào)查得到,其可靠性往往受到當(dāng)?shù)氐木唧w條件和調(diào)查分析方法影響.第二章 海岸防護(hù)工程70年代以后海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用年頻率方法：潮位：采用年頻率統(tǒng)計(jì)法，確定不同重現(xiàn)期的高潮位，需要20年以上的潮位資料。波浪：設(shè)計(jì)波浪的重現(xiàn)期長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn) 某一特定波列的波浪多少年出現(xiàn)一次,代表波浪要素的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律. 設(shè)計(jì)波浪的波列累積頻率-短期標(biāo)準(zhǔn) 某一波要素在實(shí)際海面上不規(guī)則波列中的出現(xiàn)概率,代表的是短期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.第二章 海岸防護(hù)工程上世紀(jì)80年代末和90年代浙江?。赫憬『Ｌ凉こ碳夹g(shù)規(guī)定（試行） 共分成四個(gè)等級(jí),各級(jí)所對(duì)應(yīng)的潮

5、位和波浪的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期: I級(jí)-50100年, II級(jí)-2050年, III級(jí)-1020年, IV級(jí)-10年福建?。簢鷫üこ淘O(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范1992年頒布對(duì)工程進(jìn)行等級(jí)劃分,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等三種不同等級(jí)的建筑物級(jí)別.級(jí)別 潮位重現(xiàn)期 風(fēng)速重現(xiàn)期 波浪爬高累計(jì)率 安全超高 3 10050 50 2 0.7 4 5030 30 5 0.5 5 3020 10 13 0.3上海市： 80年代末提出百年一遇加11級(jí)臺(tái)風(fēng)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)第二章 海岸防護(hù)工程重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)： 反映海堤的使用年限和重要性累積頻率標(biāo)準(zhǔn)： 反映潮位或波浪對(duì)不同類型海堤或 不同部位作

6、用的不同性質(zhì)舉例：不同部件，不同結(jié)構(gòu)對(duì)波浪敏感性不一樣，視設(shè)計(jì)構(gòu)件取不同標(biāo)準(zhǔn)。 重要海堤-潮位和波浪都采用比較長(zhǎng)的重現(xiàn)期; 直立式海堤-對(duì)波浪特別敏感 斜坡式海堤-容易修復(fù) 第二章 海岸防護(hù)工程海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)其它考慮因素：A、考慮幾年后海堤所處環(huán)境的改變。 舉例：蛇口海域的淤積B、不同海堤的材料組成。 舉例：長(zhǎng)江口不同的海堤形式 土堤和石堤C、設(shè)計(jì)波浪作用于海堤上的延續(xù)時(shí)間不同，應(yīng)對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)。 舉例:是否允許越浪,怎么考慮. 塊石穩(wěn)定模型實(shí)驗(yàn)要累積模擬23小時(shí)的風(fēng)暴作用時(shí)間.設(shè)計(jì)波浪的作用延續(xù)時(shí)間反映波浪的可能越頂?shù)臅r(shí)間長(zhǎng)短和越浪量，采用不同的波列累積頻率反映設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不同第二章 海岸防護(hù)工

7、程浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定建議的波列累積頻率標(biāo)準(zhǔn)表見(jiàn)書(shū)本 海港水文規(guī)范的規(guī)定第二章 海岸防護(hù)工程三、設(shè)計(jì)潮位計(jì)算1、設(shè)計(jì)高潮位的推算設(shè)計(jì)高潮位由年最高潮位頻率計(jì)算法確定 概念：重現(xiàn)期 T=100%/PT是重現(xiàn)期;P是大于或等于某一潮位值出現(xiàn)的頻率重現(xiàn)期50年一遇的含義不能混淆.!安全率假定海堤的設(shè)計(jì)使用年限為N年,則在使用年限內(nèi)出現(xiàn)的潮位都小于H50 的幾率為 F=(1-P%)N可能出現(xiàn)的概率: q=1-(1-P%)N50年內(nèi)出現(xiàn)50年一遇的潮位其安全率為36.4% ,危險(xiǎn)率的為63.6%資料要求：根據(jù)港口水文規(guī)范，最高潮位頻率需要20年以上的連續(xù)年最高潮位資料計(jì)算方法：A、極值I型分布（耿貝爾

8、分布） B、PIII型分布(主要應(yīng)用在受潮汐影響的河口地區(qū))第二章 海岸防護(hù)工程極值I型分布:A、n年高潮位平均值B、年高潮位均方差C、與不同年頻率P（%）對(duì)應(yīng)的高潮位hp,D、實(shí)際測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)2、資料中有特大值時(shí)設(shè)計(jì)高潮位的推算法把n年的資料放大至N年的資料，計(jì)算其平均值、均方差以及與年頻率P（%）對(duì)應(yīng)的高潮位hpA、高潮位平均值B、年高潮位均方差C、與不同年頻率P（%）對(duì)應(yīng)的高潮位hp,D、實(shí)際測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)第二章 海岸防護(hù)工程3、資料短缺情況下設(shè)計(jì)高潮位的推算方法：“極值同步差比法”求設(shè)計(jì)高潮位資料要求：A、當(dāng)?shù)?年潮位資料和鄰近水域20年以上潮位資料.條件： 鄰近點(diǎn)與工程點(diǎn)之間應(yīng)

9、到滿足潮汐性質(zhì)相似、地理位置相近、受河流徑流影響相似和受增減水影響條件相同。原理：假定兩地相同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)高潮位與平均海平面的差值同兩地的年最高潮位平均值與平均海平面的差值成正比 h表示 設(shè)計(jì)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為為已知點(diǎn)，y為未知點(diǎn)。另外一種簡(jiǎn)單方法是已知點(diǎn)與待定點(diǎn)作相關(guān)分析相關(guān)系數(shù)B、短期觀測(cè)1個(gè)月應(yīng)該在該地點(diǎn)與鄰近有長(zhǎng)期資料的地區(qū)進(jìn)行同步的短期測(cè)量，然后也可以推求待定點(diǎn)的設(shè)計(jì)高潮位:1、利用同步觀測(cè)的一個(gè)月資料，分別求出兩地在這一個(gè)月中潮差較大的時(shí)段里的短期平均海平面。2、利用這一個(gè)月的潮位資料分別繪制兩地的潮位過(guò)程線，并且

10、將起平均海平面迭和，且使兩過(guò)程的高潮和低潮盡量一致，比較兩者潮型是否相似。3、兩地潮型相似,潮位不同是由于兩地潮差不同引起.假定相同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)高潮位與平均海平面的差值同兩地的年最高潮位平均值與平均海平面的差值成正比等號(hào)右邊代表的是兩地潮差比的平均值4、假定兩地短期平均海平面與多年平均海平面之差值相同.5、待定點(diǎn)的不同重現(xiàn)期的潮位Ax為已知點(diǎn)處的多年平均海面;hx為已知點(diǎn)處某重現(xiàn)期的年設(shè)計(jì)高潮位,下標(biāo)Y為待定點(diǎn).四、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算設(shè)計(jì)波高的確定 設(shè)計(jì)波高對(duì)應(yīng)下波周期確定第二章 海岸防護(hù)工程四、設(shè)計(jì)波浪計(jì)算1、波列累積頻率計(jì)算(反映十幾分鐘的波浪資料統(tǒng)計(jì)分析,包括波高周期累計(jì)頻率)計(jì)算步驟:(1)

11、 根據(jù)固定位置測(cè)波儀實(shí)測(cè)的波浪資料,按上跨零點(diǎn)法連續(xù)100150個(gè)波的波高值.在任一個(gè)波浪系列中,波高是波面垂直唯一大小這一 隨機(jī)時(shí)間中的隨機(jī)變量.取樣本的時(shí)候,應(yīng)該要取一次風(fēng)浪處于定常狀態(tài)過(guò)程中的波高 (2)將波高Hi從大到小排序,共有大小不同的波高M(jìn)個(gè),計(jì)算每一波高出現(xiàn)的次數(shù)ni,計(jì)算波浪系列的平均波高N為系列中所有波高總數(shù)(3)計(jì)算相對(duì)波高 即模比系數(shù)K(4) 一適當(dāng)?shù)慕M距 將系列分成若干組,計(jì)算每組上下限所對(duì)應(yīng)的波高.(5) 統(tǒng)計(jì)各統(tǒng)計(jì)各組波高的出現(xiàn)次數(shù),這里統(tǒng)計(jì)的次數(shù)是每組內(nèi)(6)將各組波高的出現(xiàn)次數(shù)除以總次數(shù)N，得到各組波高出現(xiàn)的區(qū)間頻率(7) 由于某一區(qū)間頻率 代表這區(qū)間中各種波高出現(xiàn)的總頻率，假定區(qū)間內(nèi)任何一個(gè)波高出現(xiàn)機(jī)會(huì)彼此相同，則 代表著區(qū)間內(nèi)各波高出現(xiàn)的頻率。繪制概率密度曲線：以相對(duì)波高 和平均頻率 為坐標(biāo)。(8)繪制波高累積頻率曲線。先推求波列中大于等于某一波高的累積頻率 。然后以累積頻率和相對(duì)波高為坐標(biāo)，繪制并擬合得到累積頻率分布圖。深水區(qū)波高頻率分布（Rayleigh分布)： 即淺水區(qū)波高頻率分布魯霍夫斯基分布： 即以此可以推算不同累積頻率下的波高波浪重現(xiàn)期的推算2、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的推算資料： 20年以上的波浪實(shí)測(cè)資料，分方向。方法：PIII型分布具體步驟：收集處理數(shù)據(jù)，需要20年以上的資料，一般用分方向的某一累積頻率的波高年最大系列進(jìn)行頻率分析。確定不