海岸工程程(I））河海大學學港口航航道專業業海岸及海海洋工程程研究所所本次課時時需掌握握內容海堤設計計要素的的確定，，具體包包括：1、海堤堤設計標標準2、設計計潮位的的確定3、設計計波要素素的確定定專業基礎礎：工程程水文學學第二章海海岸防防護工程程海岸防護護工程：：一種護岸岸工程,保護沿沿海灘地地,抵御御風浪、、沿岸流流和潮流流對岸灘灘的沖刷刷和侵蝕蝕，以及及風暴潮對田地的的泛濫和和淹沒。。具體包括括：海堤、、護岸、、保灘等等工程第一節海海堤堤(seadyke,dikeseawall)定義：沿海岸修修建的一一種擋潮潮防浪，，防止田田地被淹淹沒的堤防、是海岸防護工程程的主要要設施。。海堤設計計需要解解決的三三個問題題：1、水文文動力要要素的確確定2、結構構的確定定3、地基基的處理理第二章海海岸防防護工程程一、海堤的規劃與布置海堤規劃劃與布置原則：1、統一一規劃、、綜合利利用2、注意意生態環環境3、多方方案比選選4、堤軸軸線避免免過多曲曲折5、海堤堤設計標標準按實實際用途途和當地地地質情情況合理理確定第二章海海岸防防護工程程二、海堤設設計標準準1、海堤堤設計標標準：海堤能夠安全全承受和和防御的的，并據據以進行行海堤設設計的潮潮、浪組組合標準準。2、設計計標準確確定依據據：首先根據據其保護護對象的的重要性性和被保保護的人人口或土土地面積積,將海海堤劃分分為不同同的等級級,按不不同等級級規定相相應的防防御標準準,然后后計算確確定由該該防御標標準所決決定的一一定累積積頻率和和重現期期下的潮潮位和波波浪值.（參考：：潮位可可參考堤堤防工程程設計規規范、防防洪標準準；波浪浪可參考考海港水水文規范范以及地地方相關關規范））3、海堤堤設計標標準現狀狀：目前尚尚無統一一的海堤堤設計標標準第二章海海岸防防護工程程早期確定定海堤設設計標準準方法：：各地標準準不盡相相同，但但都是以以一定的的特征潮潮位和臺臺風風級級的組合合來反映映防御標標準。主要：廣廣東省標標準、福福建省標標準、上上海市標標準、江江蘇省標標準等實例:上上海1975年年標準:歷史高高潮位和和11級級臺風.早期確定定海堤設設計標準準及其缺缺陷：A、風---------------------------間間接反映映波浪用風級來來反映波波浪的大大小,是是一種間間接確定定風浪要要素的方方法,同同直接利利用波浪浪觀測資資料進行行分析相相比較,誤差比比較大,且各地地的標準準中對風風情尚不不夠明確確,缺乏乏必要的的換算和和修正.B、歷史史最高潮潮位------------無頻頻率概念念，有任任意性和和隨機性性無明確的的頻率概概念,不不同地點點的歷史史高潮位位所代表表的重現現期相差差很大,帶有比比較大的的任意性性和隨機機性.籠籠統地利利用歷史史最高潮潮位作為為設計標標準是不不合理的的.C、資料的可可靠性------------資資料受當地條條件和分析方方法制約。歷史高潮位和最高潮位有有的是通過調調查得到,其其可靠性往往往受到當地的的具體條件和和調查分析方方法影響.第二章海岸岸防護工程70年代以后后海堤設計標標準采用年頻頻率方法：潮位：采用年年頻率統計法法，確定不同同重現期的高高潮位，需要要20年以上上的潮位資料料。波浪：設計波波浪的重現期期———————長期標準準某一特定波列列的波浪多少少年出現一次次,代表波浪浪要素的長期期統計分布規規律.設計波浪的波波列累積頻率率——---短期標準某一波要素在在實際海面上上不規則波列列中的出現概概率,代表的的是短期的統統計規律.第二章海岸岸防護工程上世紀80年年代末和90年代浙江省：《浙浙江省海塘工工程技術規定定（試行）》》共分成四個等等級,各級所所對應的潮位位和波浪的設設計重現期:I級----50~100年,II級---20~50年,III級---10~20年,IV級----10年福建省：《圍圍墾工程設計計技術規范》》1992年年頒布對工程進行等等級劃分,分分成大型工程程、中型工程和小小型工程.又又利用不同建建筑物的重要要性分成3等等、4等、5等三種不同同等級的建筑筑物級別.級別潮潮位重現期風風速速重現期波波浪浪爬高累計率率安安全超高3100~505020.7450~303050.5530~2010130.3上海市：80年代代末提出百百年一遇加加11級臺臺風作為設設計標準第二章章海海岸防防護工工程重現期期標準準：反映海海堤的的使用用年限限和重重要性性累積頻頻率標標準：：反映潮潮位或或波浪浪對不不同類類型海海堤或或不不同部部位作作用的的不同同性質質舉例：：不同部部件，，不同同結構構對波波浪敏敏感性性不一一樣，，視設設計構構件取取不同同標準準。重要海海堤---潮位位和波波浪都都采用用比較較長的的重現現期;直立式式海堤堤---對對波浪浪特別別敏感感斜坡式式海堤堤---容容易修修復第二章章海海岸防防護工工程海堤設設計標標準其其它考考慮因因素：：A、考考慮幾幾年后后海堤堤所處處環境境的改改變。。舉例：：蛇口口海域域的淤淤積B、不不同海海堤的的材料料組成成。舉例：：長江江口不不同的的海堤堤形式式土堤和和石堤堤C、設設計波波浪作作用于于海堤堤上的的延續續時間間不同同，應應對應應不同同的標標準。。舉例:是否否允許許越浪浪,怎怎么考考慮.塊石穩穩定模模型實實驗要要累積積模擬擬2~3小小時的的風暴暴作用用時間間.設計波波浪的的作用用延續續時間間反映映波浪浪的可可能越越頂的的時間間長短短和越越浪量量，———采采用不不同的的波列累累積頻頻率反映設設計標標準的的不同同第二章章海海岸防防護工工程浙江省省海塘塘工程程技術術規定定建議議的波波列累累積頻頻率標標準表表見書本本海港水水文規規范的的規定定第二章章海海岸防防護工工程三、設計計潮位位計算算1、設設計高高潮位位的推推算設計高高潮位位由年年最高高潮位位頻率率計算算法確確定概念：：重現期期T=100%/PT是重重現期期;P是大大于或或等于于某一一潮位位值出出現的的頻率率重現期期50年一一遇的的含義義不能能混淆淆.!!!!安全率率假定海海堤的的設計計使用用年限限為N年,則在在使用用年限限內出出現的的潮位位都小小于H50的的幾率率為F=(1-P%)N可能出出現的的概率率:q=1-(1-P%)N50年年內出出現50年年一遇遇的潮潮位其其安全全率為為36.4%,危危險率率的為為63.6%資料要要求：：根據港港口水水文規規范，，最高高潮位位頻率率需要要20年以以上的的連續續年最最高潮潮位資資料計算方方法：：A、極極值I型分分布（（耿貝貝爾分分布））B、PIII型型分布布(主要應應用在在受潮潮汐影影響的的河口口地區區)第二章章海海岸防防護工工程極值I型分分布:A、n年高高潮位位平均均值B、年年高潮潮位均均方差差C、與與不同同年頻頻率P（%）對對應的的高潮潮位hp,D、實實際測測量的的經驗驗頻率率點2、資資料中中有特特大值值時設設計高高潮位位的推推算法法把n年年的資資料放放大至至N年年的資資料，，計算算其平平均值值、均均方差差以及及與年年頻率率P（（%））對應應的高高潮位位hpA、高潮潮位平均均值B、年高高潮位均均方差C、與不不同年頻頻率P（（%）對對應的高高潮位hp,D、實際際測量的的經驗頻頻率點第二章海海岸防防護工程程3、資料料短缺情情況下設設計高潮潮位的推推算方法：“極值同同步差比比法”求求設計高高潮位資料要求求：A、、當地5年年潮位資資料和鄰鄰近水域域20年年以上潮潮位資料料.條件：鄰鄰近近點與工工程點之之間應到到滿足潮潮汐性質質相似、、地理位位置相近近、受河河流徑流流影響相相似和受受增減水水影響條條件相同同。原理：假假定兩地地相同重重現期的的設計高高潮位與與平均海海平面的的差值同同兩地的的年最高高潮位平平均值與與平均海海平面的的差值成成正比h表示設設計高高潮位，，A表示示多年平平均海平平面，R表示同同期各年年的年最最高潮位位平均值值和平均均海平面面的差值值，x為為為已知知點，y為未知知點。另外一種種簡單方方法是已已知點與與待定點點作相關關分析相關系數數B、短期觀測測1個月月應該在該該地點與與鄰近有有長期資資料的地地區進行行同步的的短期測測量，然然后也可可以推求求待定點點的設計計高潮位位:1、利用同步步觀測的的一個月月資料，，分別求求出兩地地在這一一個月中中潮差較較大的時時段里的的短期平平均海平平面。2、利用這一一個月的的潮位資資料分別別繪制兩兩地的潮潮位過程程線，并并且將起起平均海海平面迭迭和，且且使兩過過程的高高潮和低低潮盡量量一致，，比較兩兩者潮型型是否相相似。3、兩地潮型型相似,潮位不不同是由于兩地潮潮差不同同引起.假定相相同重現現期的設設計高潮潮位與平平均海平平面的差差值同兩兩地的年年最高潮潮位平均均值與平平均海平平面的差差值成正正比等號右邊邊代表的的是兩地地潮差比比的平均均值4、假定兩地地短期平平均海平平面與多多年平均均海平面面之差值值相同.5、待定點的的不同重重現期的的潮位Ax為已知點點處的多多年平均均海面;hx為已知點點處某重重現期的的年設計計高潮位位,下標標Y為待待定點.四、設計波波浪計算算設計波高高的確定定設計波高高對應下下波周期期確定第二章海海岸防防護工程程四、設計波波浪計算算1、波列列累積頻頻率計算算(反映十十幾分鐘鐘的波浪浪資料統統計分析析,包括括波高\周期累累計頻率率)計算步驟驟:(1)根據固定定位置測測波儀實實測的波波浪資料料,按上上跨零點點法連續續100~150個波波的波高高值.在任一個個波浪系系列中,波高是是波面垂垂直唯一一大小這這一隨隨機時間間中的隨隨機變量量.取樣樣本的時時候,應應該要取取一次風風浪處于于定常狀狀態過程程中的波波高(2)將將波高Hi從大到小小排序,共有大大小不同同的波高高M個,計算每每一波高高出現的的次數ni,計算波波浪系列列的平均均波高N為系列列中所有有波高總總數(3)計計算相對對波高即即模比比系數K(4)一一適當當的組距距將將系系列分成成若干組組,計算算每組上上下限所所對應的的波高.(5)統統計各各統計各各組波高高的出現現次數,這里統統計的次次數是每每組內(6)將將各組波波高的出出現次數數除以總總次數N，得到到各組波波高出現現的區間間頻率(7)由由于某某一區間間頻率代代表表這區間間中各種種波高出出現的總總頻率，，假定區區間內任任何一個個波高出出現機會會彼此相相同，則則代代表著著區間內內各波高高出現的的頻率。。繪制概率率密度曲曲線：以以相對波波高和和平均頻頻率為為坐坐標。(8)繪繪制波高高累積頻頻率曲線線。先推推求波列列中大于于等于某某