海岸工程培训课件.pptx

二一六年九月二一六年九月二一六年九月二一六年九月COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING海海 岸岸 工工 程程港口、航道及海岸工程专业课程港口、航道及海岸工程专业课程课时安排课时安排课时安排课时安排总计：总计：1.51.5学分学分/24/24学时学时n第一章第一章 海岸防护概论海岸防护概论 （2 2学时）学时）p第二章第二章 海岸防护工程海岸防护工程 （1212学时）学时）l（1）海堤（6学时）l（2）护岸（2学时）l（3）丁坝（1学时）l（4）潜坝（1学时）l（5）人工补滩工程（1学时）n第三章第三章 围海工程围海工程 （6 6学时）学时）p第四章第四章 防波堤工程防波堤工程 （3 3学时）学时）p第第五五章章 其他海岸工程其他海岸工程 （1 1学时）学时）第第第第二二二二章章章章 海岸防护海岸防护海岸防护海岸防护工程工程工程工程p本章内容：本章内容：l第一节第一节 海堤海堤l第第二二节节 护岸护岸l第第三三节节 丁坝丁坝l第第四四节节 潜坝潜坝l第第五五节节 人工补滩工程人工补滩工程p本章需要了解掌握知识点：本章需要了解掌握知识点：l第一节第一节 海堤海堤 海堤设计标准，设计潮位与设计波浪计算，海堤断面型式和构造，海堤设计方海堤设计标准，设计潮位与设计波浪计算，海堤断面型式和构造，海堤设计方法，地基稳定与沉降计算，软基处理。法，地基稳定与沉降计算，软基处理。第二章第二章第二章第二章 海岸防护工程海岸防护工程海岸防护工程海岸防护工程p海岸防护工程：一种护岸工程海岸防护工程：一种护岸工程,保护沿海滩地保护沿海滩地,抵御风浪、沿岸流和潮流对岸滩的抵御风浪、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。冲刷和侵蚀，以及风暴潮对田地的泛滥和淹没。p具体包括：海堤、护岸、保滩等工程具体包括：海堤、护岸、保滩等工程瓯江口海堤扭王块海堤茂名新港海堤格栅式海堤干砌块石海堤四角空心方块海堤块石护岸半圆型防浪墙浆砌块石护岸浆砌块石护岸状元岙港口护岸台湾东海岸天然石头护岸条石直立式护岸混凝土板护岸土工布装砂第一节第一节第一节第一节 海堤海堤海堤海堤(seadyke,dike seawall)(seadyke,dike seawall)(seadyke,dike seawall)(seadyke,dike seawall)p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，也叫海塘。主要设施，也叫海塘。p海堤设计一般步骤：海堤设计一般步骤：确定海确定海堤标准堤标准和等级和等级水文、地水文、地形、基础形、基础和社会基和社会基本资料本资料堤线布堤线布置和堤置和堤型选择型选择设计水设计水文要素文要素确定：确定：设计水设计水位、设位、设计波高计波高稳稳定定沉沉降降计计算算堤堤基基处处理理堤堤身身设设计计施施工工设设计计l海堤设计标准：海堤设计标准：主要包括潮位和波浪确实定，海堤能够平安承受和防御主要包括潮位和波浪确实定，海堤能够平安承受和防御的，并据以进行海堤设计的潮、浪组合标准的，并据以进行海堤设计的潮、浪组合标准。l设计标准确定依据：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,确定海堤的确定海堤的防潮（洪）标准，根据其防潮（洪）标准规定确定其不同的等级；防潮（洪）标准，根据其防潮（洪）标准规定确定其不同的等级；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；波浪值；具体依据的标准包括：海堤工程设计标准，堤防工程设计标准，浙江省具体依据的标准包括：海堤工程设计标准，堤防工程设计标准，浙江省海塘工程技术规定，广东省海堤工程设计导则，福建省围垦工程设计技海塘工程技术规定，广东省海堤工程设计导则，福建省围垦工程设计技术规程。术规程。o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准l海堤设计标准历史演变过程：海堤设计标准历史演变过程：早期（早期（8080年以前）确定海堤设计标准，各地标准不尽相同，但都是以一定年以前）确定海堤设计标准，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。的特征潮位和台风风级的组合来反映防御标准。实例实例:上海上海19751975年标准年标准:历史历史 位和位和1111级台风级台风.江苏早期标准江苏早期标准:历史历史 位和位和1 10 0级台风级台风.广东广东19681968年标准年标准:暴潮水位和暴潮水位和8 8（3 3级）、级）、9 9（2 2级）、级）、1010（1 1级）台风级）台风.福建福建19641964年标准年标准:历史历史 位和位和9 9（4 4级）、级）、1010（3 3级）、级）、1111（2 2级）、级）、1212级级（1 1级）台风级）台风.o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准早期（早期（8080年以前）确定海堤设计标准缺陷：年以前）确定海堤设计标准缺陷：A A、风、风-只能间接反映波浪只能间接反映波浪 用风级来反映波浪的大小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是一种间接确定风浪要素的方法,同直接利用波浪观测资同直接利用波浪观测资料进行分析相比较料进行分析相比较,误差比较大误差比较大,且各地的标准中对风情尚不够明确且各地的标准中对风情尚不够明确,缺乏必要的换算和修缺乏必要的换算和修正正.B B、历史最、历史最 位位-无频率概念，有一定的任意性和随机性，无频率概念，有一定的任意性和随机性，缺少代表性缺少代表性 无明确的频率概念无明确的频率概念,不同地点的历史不同地点的历史 位所代表的重现期相差很大位所代表的重现期相差很大,带有比较大的任带有比较大的任意性和随机性意性和随机性.笼统地利用历史最笼统地利用历史最 位作为设计标准是不合理的位作为设计标准是不合理的.C C、资料的可靠性、资料的可靠性-资料受当地条件和分析方法制约资料受当地条件和分析方法制约 历史历史 位和最位和最 位有的是通过调查得到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其可靠性往往受到当地的具体条件和调查分析方法影响分析方法影响.o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准采用重现期和累积频率（采用重现期和累积频率（8080年以后）年以后）潮位：采用年频率统计法，确定不同重现期的潮位：采用年频率统计法，确定不同重现期的 位，需要位，需要2020年以上的年以上的潮位资料。潮位资料。波浪：设计波浪的重现期波浪：设计波浪的重现期长期标准长期标准 设计波浪的波列累积频率设计波浪的波列累积频率-短期标准短期标准 实例实例:浙江省海塘工程技术规定（试行）浙江省海塘工程技术规定（试行）19891989福建省围垦工程设计技术规程福建省围垦工程设计技术规程19921992o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准l设计标准意义：设计标准意义：重现期标准：重现期标准：反映海堤的使用年限和重要性反映海堤的使用年限和重要性累积频率标准：反映波浪对不同类型海堤或不同部位作用的不同性质累积频率标准：反映波浪对不同类型海堤或不同部位作用的不同性质举例：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。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。重要海堤重要海堤-潮位和波浪都采用比较长的重现期潮位和波浪都采用比较长的重现期;直立式海堤直立式海堤-对波浪特别敏感对波浪特别敏感，宜采用高累积频率，宜采用高累积频率o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准l设计标准还需要考虑的其他问题：设计标准还需要考虑的其他问题：考虑几年后海堤所处环境的改变。考虑几年后海堤所处环境的改变。举例：蛇口海域的淤积举例：蛇口海域的淤积不同海堤的材料组成。不同海堤的材料组成。举例：长江口不同的海堤形式举例：长江口不同的海堤形式 土堤和石堤土堤和石堤设计波浪作用于海堤上的连续时间不同，应对应不同的标准。设计波浪作用于海堤上的连续时间不同，应对应不同的标准。举例举例:是否允许越浪是否允许越浪,怎么考虑怎么考虑.块石稳定模型实验要累积模拟块石稳定模型实验要累积模拟2323小时的风暴作用时间小时的风暴作用时间.o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准主要采用的设计标准：主要采用的设计标准：海堤工程设计标准海堤工程设计标准20232023：海堤工程防潮(洪)标准应根据防护对象的规模和重要性确定，海堤工程的级别应根据其防潮(洪)标准按表确定。o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准必要时进行技术经济必要时进行技术经济论证，对于海堤受损论证，对于海堤受损后，损失巨大可以提后，损失巨大可以提高等级高等级主要采用的设计标准：主要采用的设计标准：堤防工程设计标准堤防工程设计标准20232023按照国家标准防洪标准GB50201的规定执行。海堤工程防潮(洪)标准应根据防护对象的防洪标准和经审批的流域防洪规划、区域防洪规划综合研究确定，同时满足：堤防工程的级别应根据其防潮(洪)标准按表确定。o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准对于堤受损后，损对于堤受损后，损失巨大可以提高等失巨大可以提高等级级主要采用的设计标准：主要采用的设计标准：浙江省海塘工程技术规定浙江省海塘工程技术规定19991999o1 1、海堤设计标准、海堤设计标准广东省海堤工程设计导则广东省海堤工程设计导则20052005l气象与水文气象与水文 气温、风况、降水、水位、流量、流速、泥沙、潮汐、波浪和冰情等气象、水文资料。海堤工程设计应具备与工程有关河口或海岸地区的水系、水域分布、河口或岸滩演变和冲淤变化等资料。l社会经济社会经济 海堤工程防护区的社会经济资料。l工程地形工程地形 地形测量资料。l工程地质工程地质 地质勘察。o2 2、设计基本资料、设计基本资料l潮位影响因素：潮汐，风暴潮，径流量潮位影响因素：潮汐，风暴潮，径流量 潮汐潮汐 海水在天体引潮力的作用下所产生的周期性运动。习惯上将海水铅直向涨落称潮汐，而海水在平方向的流动称潮流。o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算 ：潮汐升降的一个周期中，海面升至最高时称为 ；低潮低潮：海面降至最低时称为低潮。潮差：潮差：相邻 与低潮的水位高度差称为潮差。平潮和停潮平潮和停潮潮汐潮汐o大潮和小潮。o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算潮汐类型潮汐类型 o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算半日潮半日潮日潮日潮混合潮混合潮风暴潮风暴潮洪水洪水 o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l海堤工程设计海堤工程设计 位潮位（水位）位潮位（水位）海港工程海港工程海港工程海港工程中的设计潮位包括：设计高水位设计高水位设计高水位设计高水位、设计低水位设计低水位设计低水位设计低水位；极端高水位极端高水位极端高水位极端高水位和极端低水位极端低水位极端低水位极端低水位。海港工程中的设计高、低潮位标准资料年限 应有多年或至少完整一年逐日每小时的实测潮位资料。设计潮位的推算方法 设计潮位的推算采用绘制 或低潮累积频率曲线定义定义：设计潮位是指水工建筑物在设计潮位是指水工建筑物在正常使用条件下的潮位（水位）。正常使用条件下的潮位（水位）。o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算海港工程 或低潮累积频率统计步骤：（1）从潮位资料中摘取各次的 或低潮位值，统计其在不同潮位极内的出现次数，潮位级的划分采用10cm为一级；（2）由高至低逐级进行累积出现次数的统计；（3）各潮位级的累积频率为年或多年的 或低潮总潮次除各潮位级相应的累积出现次数。（4）在方格纸上以纵坐标表示潮位，以横坐标表示累积频率，将各累积频率值点于相应潮位级下限处，连绘成 或低潮累积频率曲线，然后在曲线上摘取 10%或低潮90%的潮位值。l海堤工程设计海堤工程设计 位潮位（水位）位潮位（水位）海港工程海港工程海港工程海港工程极端高水位和极端低水位标准资料年限 为了确定极端高、低水位，在应用频率分析方法进行统计分析时，要求应具有不少于20年的年最高、最低潮位实测资料，并须调查历史上出现的特殊水位。极端潮位的推算方法（1）极值极值I I型分布（耿贝尔分布）型分布（耿贝尔分布）（2）PIII型分布(主要应用在受径流影响的潮汐河口地区)海堤工程设计海堤工程设计 位潮位（水位）与海港工程中的极端高位潮位（水位）与海港工程中的极端高水位推算一致！水位推算一致！o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l海堤工程设计海堤工程设计 位潮位（水位）计算位潮位（水位）计算A.A.年频率分析法年频率分析法资料收集 应用频率分析方法进行统计分析时，要求应具有不少于20年的年最高实测资料，并须调查历史上出现的特殊水位。年频率分析法极值极值极值极值I I型型型型频率分析频率分析频率分析频率分析n年最 位平均值：n年最 位均方差：对应不同年频率P（%）对应的 位hp：为年频率P及资料年数有关的系数，由耿贝尔分布函数求得，一般利用海堤工程设计标准，海港水文标准中的表直接查得。实际测量的经验频率点：绘制出设计 位的理论频率曲线，同时绘上频率点 o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算极值极值极值极值I I型型型型分布的分布函数：分布的分布函数：分布的分布函数：分布的分布函数：超过概率的设计值公式：超过概率的设计值公式：超过概率的设计值公式：超过概率的设计值公式：可以采用矩法、线性矩法，最小二乘法确定可以采用矩法、线性矩法，最小二乘法确定可以采用矩法、线性矩法，最小二乘法确定可以采用矩法、线性矩法，最小二乘法确定u u和和和和o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算PIII曲线的累积频率函数和分布函数：其中PIIIPIII型型型型曲线性质曲线性质曲线性质曲线性质l海堤工程设计海堤工程设计 位潮位（水位）计算位潮位（水位）计算A.A.年频率分析法年频率分析法两个基本概念注意：重现期：重现期：T=100/P T是重是重现期期;P是大于或等于某一潮位是大于或等于某一潮位值出出现的的频率率 平安率：平安率：假定海堤的假定海堤的设计使用年限使用年限为N年年,则在使用年限内出在使用年限内出现的潮位都小于的潮位都小于H50 的的机机率率为：F=(1-P%)N可能出可能出现的概率的概率:q=1-(1-P%)N50年内出年内出现50年一遇的潮位其平安率年一遇的潮位其平安率为36.4%,危危险率的率的为63.6%o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l设计设计 位潮位（水位）计算位潮位（水位）计算资料中有特大值时设计资料中有特大值时设计 位的推算法位的推算法极值极值极值极值I I型型型型频率分析频率分析频率分析频率分析_ _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 位hpN年最 位平均值：N年最 位均方差：对应不同年频率P（%）对应的 位hp：实际测量的经验频率点：绘制出设计 位的理论频率曲线，同时绘上频率点o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l设计设计 位潮位（水位）计算位潮位（水位）计算资料中有特大值时设计资料中有特大值时设计 位的推算法位的推算法年频率分析法PIIIPIII型分布型分布型分布型分布(主要应用在受主要应用在受主要应用在受主要应用在受径流径流径流径流影响的影响的影响的影响的潮汐潮汐潮汐潮汐河口地区河口地区河口地区河口地区)N年最 位平均值：N年最 位离差系数：偏态系数对应不同年频率P（%）对应的 位hp：实际测量的经验频率点：绘制出设计 位的理论频率曲线，同时绘上频率点o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l设计设计 位潮位（水位）计算位潮位（水位）计算资料短缺情况下设计资料短缺情况下设计 位的推算位的推算A A、当地当地5年潮位资料和邻近水域年潮位资料和邻近水域20年以上潮位资料年以上潮位资料方法：“极值同步差比法”求设计 位原理：假定两地相同重现期的设计 位与平均海平面的差值同两地的年最 位平均值与平均海平面的差值成正比。条件：待求站和长期站之间应到满足潮汐性质相似潮汐性质相似，地理位置相近地理位置相近，受河受河流径流影响相似流径流影响相似，受增减水影响条件相同受增减水影响条件相同。o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l设计设计 位潮位（水位）计算位潮位（水位）计算资料短缺情况下设计资料短缺情况下设计 位的推算位的推算B B、具有连续具有连续3个月以上、包含有增水的短期潮个月以上、包含有增水的短期潮(水水)位观测资料，当不宜采用位观测资料，当不宜采用极值同步差比法计算，且待求站与邻近长期站的潮极值同步差比法计算，且待求站与邻近长期站的潮(水水)位性质相似时，经过位性质相似时，经过分析论证，可采用相关分析的方法确定待求站的设计潮分析论证，可采用相关分析的方法确定待求站的设计潮(水水)位。位。方法：相关分析的方法条件：同AC C、对于重要海堤工程，当缺乏实测潮对于重要海堤工程，当缺乏实测潮(水水)位观测资料时，应设立临时潮位观测资料时，应设立临时潮(水水)位观测站，观测周期不应少于位观测站，观测周期不应少于1年。年。o3 3、设计潮位计算、设计潮位计算l设计设计 位潮位（水位）确定位潮位（水位）确定 1级级3级海堤级海堤工程的设计潮(水)位，还应对设计潮(水)位作分析研究。人类活动影响大或河床冲淤变化大的地区。洪潮作用复杂、潮(水)位受地形影响大的地区。风暴潮危害严峻的地区。4级和5级海堤工程的设计潮(水)位，可根据海堤所在位置，由临近潮(水)位测站设计潮(水)位结果内插确定。位于河口区的海堤工程，应将潮(水)位频率分析计算结果与设计洪(潮)水面线分析计算结果进行比较，选取较高值作为设计潮(水)位值。