海堤设计波浪计算有关问题探讨
关于波浪超高的计算

关于波浪超高的计算
波浪的超高对于外海建筑物的结构,标高,外力等都有很大影响.我国海港水文规范波浪对桩柱作用一节中对于静水面以上的波峰高度ηmax 的数值可以查图计算,则波浪的超高△h 可以借用△h=ηmax-H/2来计算.但波峰高度的ηmax 的图是由斯托克斯二阶波理论和椭余波理论的平均值绘制的,在实际计算中,对于有些坡偏大.有些波偏小.例如当H/d=0.3时,Ah/H 的值用椭余波理论计算的则比用规范上的ηmax 图表计算出来的大0.04,假如波面高为7m,则△h 相差28cm,显然误差太大了.我们认为用ηmax 图表计算超两是不科学的,应该按不同波浪要素对应的波浪理论来计算波浪的超高.。
防波堤设计问题

浮式防波堤设计应考虑的问题引言:以下讲述的海洋波浪的知识对于“浮式防波堤”的设计具有重大意义。
考虑到文中专业性较强,故对于大多数设计者而言,我只做尽量通俗的讲解,不做推导。
1. 浮式防波堤的建造必须考虑存在的巨大风险在海洋工程中,防波堤在海港的各类水工建筑物中有其特殊地位。
它们直接承受巨大的波浪力的作用,大多位于水深浪大之处。
相比之下难以建造,造价偏高,占港口工程总投资的很大部分。
浮式防波堤的设计与建造存在的风险巨大的原因是:1.1 设计标准如何选择?防波堤是用来保护港内船舶及其它海洋工程的,首先要保护自己。
设计波高如何选择,是个大问题。
选小了,如按“常规”的风浪气象条件,设定设计波高,例如,取波高H1/3=7.5m(或8m),对应为8.3级大风(对应海面风速22.0m/s),这正是许多船舶应当回港避风的风级。
这种设定显然是不够的。
如果按罗源县(1983-2003年)实测统计的最大强台风风速为40m/s(1966年9月3日),对应为13级风力,此时在深海里产生的波高(H1/3)约为18m左右,在浅海一定范围有可能更大(下文说明)。
从近几年台湾海峡的风级发展趋势看,恶劣气候是越来越频繁,风力越来越大。
今年的“苏迪罗”台风,在福州市内已达到13级,海面至少为14级,浪高可达到20m以上。
这种风级对于水深为30m左右的浅海而言,大风伴随大浪,再加暴潮,具有很大的破坏性。
对于这样的“异常”天气(从现在来看,这样的天气已非“异常”,有可能成为“常态”),采用浮式防波堤是否可行,就必须认真考虑。
1.2 如何选址?在海洋中,尤其是超过12级的特大风暴来临时,即使在同一海域,由于各类波浪的相互干扰,完全有可能在局部地方浪高出奇的大,如果在此设置防波堤,必然会遭遇“灭顶之灾”。
1.3 浮式防波堤存在先天性的缺陷浮式防波堤是“受约束的运动浮体”,与固定式防波堤不同的是,存在先天性缺陷。
表现为:如果“浮涵”排水量不够大(相对于设计波而言),则对波浪过于敏感,就像一叶小舟,随波逐流,不能起到“消波”的作用;但如果排水量比较大,则在特大风暴条件下,“浮涵”波动产生的惯性力(包括附连水质量)很大,很容易造成锚泊及连接件,甚至“浮涵”主体的损坏,将会引起巨大的灾难。
波浪力计算公式

波浪力计算公式引言:在海洋工程中,波浪力是一个重要的参数,用于估计波浪对结构物的作用力。
波浪力的计算可以通过波浪力计算公式来实现。
本文将介绍波浪力计算公式的原理和应用,并探讨波浪力计算的相关问题。
一、波浪力计算公式的原理波浪力计算公式是根据波浪理论和结构动力学原理推导出来的。
其基本原理是根据波浪的特性和结构物的几何形状,通过计算波浪作用下的压力和力矩,进而得到波浪力的大小和方向。
二、常用的波浪力计算公式1. Morison公式:Morison公式是最常用的波浪力计算公式之一,适用于波浪作用下的柱状结构物。
该公式基于马克思-赫茨伯格(Morison)定律,考虑了波浪作用下的惯性力和阻力。
其表达式为:F = 0.5 * ρ * Cd * A * (dV/dt) + ρ * Cp * A * V * |V|其中,F为波浪力,ρ为水的密度,Cd和Cp分别为阻力系数和惯性系数,A为结构物的横截面积,V为波浪速度,dV/dt为波浪加速度。
2. Goda公式:Goda公式是一种改进的波浪力计算公式,适用于不规则波浪作用下的结构物。
该公式考虑了波浪的频率谱和结构物的响应特性,能更准确地估计波浪力。
其表达式为:F = ∫∫ (0.5 * ρ * Hs * g * S(f) * A * R(f)^2 * |H(f)|^2 * cos(θ))^0.5 df dθ其中,F为波浪力,ρ为水的密度,Hs为波浪高度,g为重力加速度,S(f)为波浪频率谱密度函数,A为结构物的横截面积,R(f)为结构物的响应函数,H(f)为波浪高度频谱密度函数,θ为波浪方向。
三、波浪力计算的应用波浪力计算公式广泛应用于海洋工程中的结构设计和安全评估。
通过计算波浪力,可以评估结构物的稳定性和安全性,为结构物的设计和施工提供依据。
例如,在海上风电场中,需要计算波浪力来评估风机基础的稳定性;在海岸工程中,需要计算波浪力来评估海堤的稳定性。
四、波浪力计算的相关问题1. 如何确定阻力系数和惯性系数?阻力系数和惯性系数是波浪力计算公式中的重要参数,可以通过试验或数值模拟来确定。
海堤波浪越浪量常用计算方法评述

海堤波浪越浪量常用计算方法评述首先是频率分析法。
频率分析法是通过对历史波浪资料进行统计分析,建立波浪的频率分布模型,从而计算出海堤波浪越浪量。
该方法适用于波浪条件具有一定规律性和持续性的情况下。
它可以提供不同重现期下的波高和波浪力学参数,通过与设计规范进行比较,确定合适的设计水平。
频率分析法的精确度较高,适用于大型海堤的设计,但需要对大量的历史波浪观测数据进行统计分析,涉及到的计算量较大。
其次是统计方法。
统计方法是通过采集现场观测数据,进行统计分析,得到波高和波浪力学参数的概率分布,从而计算出海堤波浪越浪量。
该方法适用于波浪条件较为复杂,波浪规律性不强的情况下。
统计方法的优点是可以直接利用观测数据进行计算,不需要对历史波浪进行频率分析,相对较为简便快捷。
但由于观测数据的局限性,可能存在一定的不确定性,需要根据具体情况进行综合考虑。
最后是模型试验法。
模型试验法是通过建立海堤模型,按照缩比进行试验,测定波浪越浪量。
该方法适用于波浪条件复杂且难以用分析方法计算的情况下。
模型试验法可以模拟真实的波浪情况,掌握海堤与波浪的相互作用规律,提供可靠的设计依据。
模型试验法的缺点是需要进行实际模型搭建和试验,费用较高并且耗时较长。
综上所述,海堤波浪越浪量计算方法有频率分析法、统计方法和模型试验法。
频率分析法适用于规律性和持续性波浪条件下的设计计算;统计方法适用于复杂和不规则波浪条件下的计算;模型试验法适用于波浪条件复杂且难以用分析方法计算的情况。
在实际应用中,根据具体情况选择合适的计算方法,综合考虑计算精度、计算成本和计算效率,为海堤的设计和稳定性评价提供可靠依据。
海堤设计波浪计算有关问题探讨

q 2gH 03 ∞(H 0 L0,h H 0,h c H 0 )
(1)
式中:q 为平均越浪量;H0 为有效波高的等效深水波高;h 为塘身高度;L0 为深水波长。 图表的适用条件:海堤堤前坡度 i=1/10 或 i=1/30。H0/L0=0.012、0.017、或 0.036。
(2)SPM 法 计算越浪量的 SPM 公式为:
(3)行政审查有一定难度。由于上两条原因,尤其是第二条原因的存在,会给工程项目的审 批带来一定的难度。 3.2 《导则》推荐的计算波浪爬高方法及其优越性
针对广东省以往海堤设计波浪爬高计算的具体特点,《导则》在编制时把国内外应用相对成熟 的公式进行了对比计算,并把计算结果和模型试验成果进行了对比分析,《导则》规定在计算时以 利用不规则波波浪要素作为计算输入波浪要素,并提出针对不同的计算要求应采用不同波高累积 频率来进行计算,《导则》中对单坡、带平台的复式坡、带防浪墙的单坡、采用工程措施护面的海 堤、堤前种植有防浪林、堤前有压载或设置潜堤等不同情况下的波浪爬高计算均给出了计算公式。 《导则》推荐爬高公式的原则为:
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高度难以达到,而且其沉降量一般较大,从而造成投资的增大。因此,结合广东省海堤建设的特 点和国内外建设海堤的经验和最新理念,在进行《导则》编制时,提出了广东省海堤建设以允许 越浪量来控制堤顶高程的方法。 4.2 越浪量计算 4.2.1 影响越浪量的因素
影响越浪量的因素非常多,主要有海堤断面的结构型式、堤顶高程、堤前水深、堤前波浪要 素、堤前地形、临海侧边坡坡度、风速、风向与海堤轴线的夹角以及堤的透水性等。
(1)实用性不是很强。这些公式主要是基于规则波基础上进行试验统计而得到的公式,对于 不规则爬高来讲其实用性不强,且计算结果存在着一定的差异。
海堤波浪越浪量常用计算方法评述

海堤波浪越浪量常用计算方法评述1.经验公式经验公式是根据大量实测资料的统计结果得出的,具有简单、实用的特点,适用于常见的海堤情况。
常用的经验公式有Raper公式、潜渗波浪理论公式和渗流波浪公式等。
- Raper公式:Raper公式是最早提出的一种计算波浪越浪量的经验公式。
该公式通过波浪高度、周期、波长和堤坡坡度等参数,通过实测系数得出波浪越浪量。
-潜渗波浪理论公式:该公式是根据波浪在海堤顶部的潜渗特性推导出来的,适用于堤坡较陡的情况。
该公式通过波高、周期、堤顶宽度和堤底深度等参数计算波浪越浪量。
-渗流波浪公式:该公式是针对近岸区域的波浪影响,考虑了波浪与海堤相互作用的渗流效应。
该公式通过波高、周期、波长和海堤参数等计算波浪越浪量。
经验公式的优点是简单快速,适用于初步设计和常见情况。
然而,经验公式仅适用于一定范围的条件,对于非常规情况或特定场景可能存在较大误差,需谨慎使用。
2.数值模拟方法数值模拟方法通过建立数学模型、求解方程组,模拟波浪在海堤上的传播和相互作用过程,计算波浪越浪量。
数值模拟方法包括有限元方法、边界元方法和有限差分方法等。
-有限元方法:有限元方法通过将计算区域离散化,并建立网格系统,将方程转化为代数方程组,通过迭代求解得到波浪越浪量。
该方法适用于不规则的复杂海堤形态和自由水面下的波浪传播问题。
-边界元方法:边界元方法通过将波浪理论方程转化为格林函数形式,并将边界上的边值问题转化为边界元方程组,通过求解得到波浪越浪量。
该方法适用于规则海堤形态和自由水面上的波浪传播问题。
-有限差分方法:有限差分方法将计算区域离散化,并建立网格系统,根据差分逼近法将偏微分方程转化为代数方程组,通过迭代求解得到波浪越浪量。
该方法适用于规则的海堤形态和自由水面上的波浪传播问题。
数值模拟方法的优点是精度较高,适用于复杂和特殊情况,但计算量较大,对计算条件和参数的设置要求较高。
综上所述,海堤波浪越浪量的计算方法包括经验公式和数值模拟方法。
海洋工程中的防波堤设计优化

海洋工程中的防波堤设计优化海洋工程是一门涉及海洋资源开发和利用的综合性科学,其中防波堤设计是非常重要的一部分。
防波堤,也称海堤或波浪防护堤,是为了保护海岸线或港口设施而建造的工程结构。
它的主要功能是减弱或消除波浪的冲击力,防止海岸侵蚀和港口水域的淤积。
在海洋工程中,防波堤的设计需要考虑多个因素,包括波浪的高度、波动频率、海底地质条件以及使用的材料等。
为了优化防波堤的设计,工程师们进行了大量的研究和实践探索,以期找到最有效的解决方案。
首先,在防波堤设计中考虑波浪参数是非常重要的。
工程师们需要了解当地海域的波浪特性,包括波浪高度和周期。
通过对波浪的观测和数据分析,可以确定防波堤所需的高度和长度,以保证其能够有效地抵挡波浪的冲击力。
其次,防波堤的形状和结构也是需要优化的关键因素。
传统的防波堤设计往往采用直线形状,但这种设计在面对长周期波浪时效果并不理想。
近年来,工程师们开始尝试采用曲线形状的防波堤,并借鉴自然界中的海岸线形态。
这种曲线形状的防波堤能够更好地折射波浪,并将其能量分散到更广阔的区域,从而减小波浪对堤体的冲击。
此外,防波堤的材料选择和施工技术也对其性能起到重要影响。
常见的防波堤材料包括混凝土、钢筋混凝土和岩石等。
工程师们需要根据具体的环境条件和工程要求,选择合适的材料,并确保施工质量。
随着技术的不断发展,一些新型的材料和施工技术也逐渐应用于防波堤设计中,如玻璃纤维增强塑料、海绵城市等,这些新技术的引入进一步提高了防波堤的性能和可持续性。
最后,为了提高防波堤的效果,工程师们还需要考虑海底地质条件。
海底地质的不均匀性可能会影响波浪的传播和折射,进而影响防波堤的性能。
因此,在防波堤设计中,需要进行地质勘探和地质分析,以确定合适的位置和深度。
此外,在施工中还需要采取一些措施,如土工织物和护盾等,来保护海底地质和提高工程的可靠性。
总之,海洋工程中的防波堤设计优化是一个非常复杂和综合性的课题。
只有考虑到波浪参数、防波堤的形状和结构、材料选择和施工技术以及海底地质等多个因素,才能设计出性能优良、经济有效的防波堤工程。
浙江省海塘工程波浪要素计算分析与比较

浙江省海塘工程波浪要素计算分析与比较海塘工程是指在海岸线附近修建的一种防止海浪侵蚀和海水侵入的重要工程。
在海塘工程的设计和施工中,对于波浪要素的计算和分析是非常重要的,以确保工程的稳定性和可靠性。
本文将对浙江省海塘工程波浪要素的计算、分析和比较进行详细介绍。
首先,浙江省是一个沿海省份,海塘工程在这里具有重要的意义。
浙江省海塘工程所面临的主要波浪要素包括波高、波周期和波浪方向。
这些要素直接影响着海塘结构的设计和海塘的抗倒塌性能。
为了计算和分析波浪要素,需要收集并分析海陆边界附近的波浪观测数据。
这些数据包括浙江省沿海各站点的波浪观测数据,例如波高计、波浪记录仪等。
通过对这些数据的分析,可以得到每个站点的波高、波周期和波浪方向。
在分析波浪要素时,需要使用一些常用的方法和模型。
常用的方法包括统计学方法、频谱方法和数值模拟方法。
其中,统计学方法主要用于分析和描述波浪的统计特征,例如平均值、标准差和极值等。
频谱方法主要用于分析波浪的频谱特性,例如波浪的能谱和相对能谱。
数值模拟方法主要用于模拟和预测海域内波浪的时空分布,例如使用数值海浪模型进行波浪预报。
对于比较浙江省不同海塘工程的波浪要素,需要先收集和分析不同海塘工程站点的波浪观测数据。
然后,可以使用统计学方法和频谱分析方法对这些数据进行处理和比较。
最后,还可以使用数值模拟方法对比不同海塘工程波浪要素的时空分布进行模拟和预测,以进一步比较不同海塘工程的性能。
需要注意的是,浙江省海塘工程波浪要素的计算、分析和比较应该结合具体的工程实践和工程要求。
不同的海塘工程可能有不同的要求和目标,因此对波浪要素的比较和分析也应该针对具体的工程情况进行。
同时,在波浪要素的计算和分析中,还需要考虑一些因素,例如海洋气象条件、海域地形和海洋动力学等。
综上所述,浙江省海塘工程波浪要素的计算、分析和比较是一个复杂而重要的问题。
通过对波浪要素的计算和分析,可以为海塘工程的设计和施工提供参考和依据,以确保工程的稳定性和可靠性。
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(2)应用性、针对性较强。《导则》推荐的爬高公式主要是基于广东省海堤建设的实际特点 而给出的,例如广东省沿海很多地方堤前值有防浪林,且部分堤前有潜堤等情况,因此,针对广 东省沿海实际情况,《导则》分别给出了适用公式。
结合国内外海堤建设的不同情况以及广东省海堤建设的实际情况,并参考了国内其他省份海 堤建设时确定允许越浪量标准的实际经验,《导则》推荐了几种常见护面结构型式海堤的允许越浪 量,见表 2。
有后坡(海堤)
无后坡(护岸) 滨海城市堤路
结合海堤
表 2 几种常见护面结构型式海堤的允许越浪量
海堤型式和构造 堤顶为混凝土或浆砌块石护面,内坡为生长良好的 草地 堤顶为混凝土或浆砌块石护面,内坡为垫层完好的 干砌块石护面
堤顶有铺砌 堤顶为钢筋混凝土路面,内坡为垫层完好的浆砌块 石护面
允许越浪量(m3/s·m) ≤0.02 ≤0.05
≤0.09 ≤0.09
5 结语
通过《导则》的编制,对海堤建设波浪要素计算、爬高计算和越浪量计算均有了一定的认识, 并介绍了《导则》中推荐计算公式和计算方法的优越性,可供设计部分计算时参考。
式为:
q
= A exp−
B
Hc
(3)
TgH
K ∆ T gH
式中:q 为单位时间单宽海堤上的越浪水量;HC 为防浪墙顶至静止水位(设计高潮位)的高
度; H 为堤前平均波高;T 为波周期;g 为重力加速度; H / L 为堤前波陡;K△为糙渗系数。
考虑到广东省海堤堤前坡度一般较缓,公式①~②适用于堤前坡度为 1/10 或 1/30 的情况, 和广东省的实际情况有些差异,因此,《导则》推荐了应用在浙江省的计算公式。 4.3 允许越浪量标准
《导则》对于开敞式海岸和海湾河口区的波浪要素计算,分别给出了不同的计算方法,经以 往的研究和试验证明,这些方法针对性较强,可靠程度较高。
在计算堤前波浪要素时,其位置应取在堤脚前约 1/2 波长处。在海底坡度较缓的情况下,此 处计算的波浪要素较接近实际情况。
3 波浪爬高计算有关问题探讨
波浪爬高计算尤其是风浪爬高计算是确定海堤堤顶高程的主要影响因素,直接影响到工程的 安全和投资,因此,人们对爬高问题比较关心,其相应的研究成果资料也较多,但由于影响波浪 爬高的因素较多(主要有海堤断面结构型式、堤前水深、坡面糙渗系数、临海侧斜坡坡度、堤前 波浪要素、堤前坡度等),波浪爬高的随机性较大,且目前爬高公式主要是基于室内试验的成果, 因此,目前有关的爬高分布和计算方法仍然是经验或半经验性的。
当然,由于广东省海堤建设经历了很长的历史,很多海堤是在原有的基础上加固而成的,这 就形成了广东省部分海堤断面非常复杂的特点,对于这种情况,目前还没有较为合理的计算方法, 如果是级别较高的海堤,《导则》建议应通过物理模型试验来确定其爬高值。
4 越浪量计算有关问题的探讨
4.1 以允许越浪设计海堤的优越性 海堤建设的主要目的就是要抵御台风大浪的袭击,保护堤后的财产安全。一般要求其强度和
2 波浪要素计算有关问题探讨
波浪要素是海堤设计的最重要参数之一,是决定海堤结构型式和堤身尺寸的基本条件,其计 算和选用是否准确、合理不仅直接关系到海堤工程设计工作的质量和水平,而且极大的影响着海 堤工程的建设投资,因此是海堤设计和工程建设的前提。
以往在广东省海堤工程的设计中,几乎全部都是用风速资料来推算近岸波浪要素,其推算结 果与实际海浪特征是否吻合,缺乏系统的分析对比和实际资料的验证。此外,计算时也往往不考 虑近岸波浪的变形破碎等问题,使得计算过程不完善。
(1)实用性不是很强。这些公式主要是基于规则波基础上进行试验统计而得到的公式,对于 不规则爬高来讲其实用性不强,且计算结果存在着一定的差异。
(2)计算结果差异较大时,较难判断采用何种计算公式较为准确。因为水利厅对爬高公式没 有进行统一规定,地方上设计时一般采用应用几种计算公式统一进行计算,然后采用较大值作为 最终爬高值的做法,这样很难判断应用何种计算公式计算结果更为合理,尤其是计算结果差异较 大时,难免会带来经济上浪费等问题。
目前计算爬高方法中较为常见的有《堤防工程设计规范》(GB50286-98)中推荐公式、《海港
63
水文规范》(JTJ213-98)中推荐公式、莆田公式、北京水科院水调所推荐公式、原苏联公式、钟 可夫斯基公式、史蒂文生计算公式、Hunf 公式等。 3.1 广东省海堤建设以往计算波浪爬高的方法
在《导则》颁布以前,广东省水利厅对海堤设计时计算波浪爬高应用的公式没有做硬性规定, 但省内应用较多的是《堤防工程设计规范》(GB50286-98)中推荐公式、莆田公式、水利调度研究 所建议公式、钟可夫斯基公式等。这些公式的应用为广东省海堤建设做出了很大的成绩。但应用 多年以来也存在有一定的缺陷。主要表现为:
[ ] Q =
gQ * (H '0 )3
1/
2
exp
−
0.1085 α
ln
R R
+ −
h h
− +
d d
s s
(2)
式中:Q 为越浪量;Q*与 a 为与波陡及相对水深有关的参数;R 为波浪爬高;h 为堤身高度;
65
ds 为堤前水深。 (3)《导则》推荐方法,即《浙江省海塘工程技术规定》推荐方法。 推荐的越浪量公式适用于 1:2 坡度和 1:0.4 陡坡(均带防浪墙)上的越浪水体计算,计算公
稳定性达到设计要求,在大浪袭击时海堤不受损坏,同时要求海堤堤顶高程达到一定的标准及高 度,防止越浪水量引起的淹没。
广东省人民经历了常年的经验积累,在建设海堤选择结构型式时形成了明显的地方特色,但 主要集中在单坡式、带有平台的复坡式、陡墙式等几种型式,在《导则》颁布以前,广东省在进 行海堤设计确定堤顶高程时一般按不越浪进行设计,即主要是以波浪爬高来确定堤顶高程,海堤 往往会建的较高,造成工程投资大,经济条件难以满足。如果在堤前水深较大,坡度较陡的情况 下,一般按波浪爬高确定的堤顶高程往往难以实现,这就为海堤的设计和施工带来了一定的问题。 从另一个方面考虑,广东省海堤大部分建筑在软土地基之上,广东的软基厚度一般为 20m~30m, 局部大于 60m,其力学性能一般较差,含水量一般为 60%~80%,局部可高达 100%以上,属于 高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性软土,以不越浪进行堤顶高程设计,在软土地基上往往
(3)行政审查有一定难度。由于上两条原因,尤其是第二条原因的存在,会给工程项目的审 批带来一定的难度。 3.2 《导则》推荐的计算波浪爬高方法及其优越性
针对广东省以往海堤设计波浪爬高计算的具体特点,《导则》在编制时把国内外应用相对成熟 的公式进行了对比计算,并把计算结果和模型试验成果进行了对比分析,《导则》规定在计算时以 利用不规则波波浪要素作为计算输入波浪要素,并提出针对不同的计算要求应采用不同波高累积 频率来进行计算,《导则》中对单坡、带平台的复式坡、带防浪墙的单坡、采用工程措施护面的海 堤、堤前种植有防浪林、堤前有压载或设置潜堤等不同情况下的波浪爬高计算均给出了计算公式。 《导则》推荐爬高公式的原则为:
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参考文献 [1] DB44/T182-2004,广东省海堤工程设计导则(试行)[s].北京:中国水利水电出版社,2004. [2] 浙江省水利厅,浙江省海塘工程技术规定.1999. [3] 李玉成,藤斌.波浪对海上建筑物的作用.北京:海洋出版社,2002. [4] 向旭.广东省海堤风浪爬高计算的探讨.水利规划.1997(1):45~48. [5] 黄世昌,周骥,等.浙江省海塘塘顶高程的确定.海洋工程.2001(4):67~71.
广东省是我国海岸线最长的省份,海岸线总长 3368km,占全国海岸线总长的 1/5,同时广东 省也是我国台风登陆最多的省份(广东平均每年登陆台风个数约有 3.54 个,约占全国的 37%)。 广东省现有海堤 1020 条,总长 4032km,捍卫人口 400.04 万,这些海堤的建设,在过去抗御台风 暴潮的灾害中发挥了巨大的作用,但同时由于海堤建设大部分年代已经久远,工程设施老化,其 实际抗御台风暴潮的能力与其相应保护区内的经济发展不相协调,尤其是改革开放以来,广东省 经济发展迅速,特别是珠江三角洲和部分沿海地区受洪潮灾害的高风险区经济发展更是迅猛,同 样的台风暴潮造成的经济损失正逐年加大,为了进一步完善和提高广东沿海地区抗御台风暴潮的 能力,保证沿海地区的经济发展和人民财产安全,广东省政府提出了“城乡防灾减灾工程”,其中 包括用 5~8 年时间完成江海堤围的达标加固建设,为了配合和响应广东省开始的如火如荼的海堤 建 设 , 广 东 水 科 院 编 写 了 海 堤 设 计 的 地 方 标 准 《 广 东 省 海 堤 工 程 设 计 导 则 ( 试 行 )》 (DB44/T182-2004)(以下简称《导则》),在过去的实际工作和本次编制《导则》的过程中,对海 堤设计时的波浪要素计算有了一定的看法,现就计算堤前波浪要素、波浪爬高和越浪量时的一些 问题探讨如下。
根据日本及荷兰的研究,在设计新堤时表 1 可能造成海堤损坏的允许越浪量
海堤型式和构造 堤顶及堤后坡无保护(如黏土、夯实土料,
铺草地面) 堤顶有保护,后坡无保护
堤顶、后坡均有保护 堤面不铺砌 堤面有铺砌
允许越浪量(m3/s·m)
<5×10-3
2×10-2 5×10-2 5×10-2 2×10-1
q 2gH 03 ∞(H 0 L0,h H 0,h c H 0 )
(1)
式中:q 为平均越浪量;H0 为有效波高的等效深水波高;h 为塘身高度;L0 为深水波长。 图表的适用条件:海堤堤前坡度 i=1/10 或 i=1/30。H0/L0=0.012、0.017、或 0.036。
(2)SPM 法 计算越浪量的 SPM 公式为: