允许越浪海堤之环境设计基数确定及越浪流及堤后波况核算

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1、允许越浪海堤之环境设计基数确定及越浪流及堤后波况核算----环境设计论文-->1绪论1.1研究背景及意义风暴潮灾害是影响我国沿海经济发展的重要灾害种类之一。其灾害的空间范围一般由几十千米至上千千米，时间尺度或周期约1～100h，介于地震海啸和低频天文潮波之间。由于天文大潮和台风暴潮叠加以及短周期海浪的综合影响，会使风暴潮登陆地区在沿海大范围内增水值超过当地警戒水位，形成严重灾害。如2005年8月6日台风“麦莎”（0509号）在浙江登陆，正逢农历七月大潮，受风暴潮和天文大潮的共同影响，沿岸有10多个站的风暴潮增水

2、超过100cm，最大增水出现在浙江澉浦，达241cm。沿岸10多个站的潮位超过当地警戒潮位，浙江海门站超过值最大，达71cm。随着沿海经济的迅速发展，同等条件下的风暴潮灾造成的损失越来越大，据统计，我国风暴潮的年均经济损失已由20世纪50年代的1亿元左右，增至80年代后期的平均每年约20亿元，90年代前半期每年平均高达76亿元。1992年和1994年分别达到93.2亿元和157.9亿元。进人21世纪，灾害损失值进一步加大，2001～2007年，平均每年风暴潮灾害损失约161亿元，其中2005和2007年净损失总

3、值分别达330亿元和298亿元。详见表1-1[1]。最近几十年，随着沿海地区经济的发展，欧美一些国家在风暴潮灾害防治和相关技术研究上取得了很大进展，结合最新技术进展，按照综合规划设计理念，修订了一些海堤防护设计方面的技术导则或手册，以解决和协调沿海地区防洪与地区发展问题，在传统海岸工程规划设计所考虑的各因素中，补充了很多公众所关心的全球气候变化及其影响、海岸生态与环境保护、海岸资源的可持续开发利用等方面的内容。在结构设计方面，修订了一些技术方法，如波浪爬高和越浪量计算、波高计算、防护结构型式、结构可靠性计算方法

4、、软基上筑堤、新材料的应用等等。我国也日益重视风暴潮灾害的防治工作，加强海堤工程建设和非工程措施建设。海堤破坏，除由于发生超标准、超历史记录的台风、暴潮、巨浪的袭击外，海堤标准低、质量差及设计时未考虑越浪因素等也是重要的原因。针对现有海堤存在的问题，我国政府主管部门提出了重点海堤工程建设的主要内容：确定各区域海堤工程防御风暴潮标准，重点加高加固现有未达标的海堤工程，提高现有海堤防风暴潮能力；根据地区经济发展要求，新建部分海堤；加固整修或新建防潮排涝建筑物；加强非工程措施建设，完善防范风暴潮工程体系。为此科学合理

5、确定海堤防御标准十分必要且意义深远。我国有漫长的海岸线，斜坡式海堤和护岸是常见的海岸建筑物。以往我国海岸建筑物的设计多是按不允许越浪标准进行。由于海堤沿着海岸线具有很长的延伸，其工程造价对堤顶标高异常敏感，顶标高稍有增大就会使工程造价剧增。而按不允许越浪标准设计时海岸建筑物的顶标高难免过高，因而，此种设计标准普遍缺乏经济性。此外，即使按不允许越浪标准设计，当罕见的大浪（如台风、海啸）到来时仍难免会发生越浪。这时由于缺乏相应的保护措施，建筑物顶部和后坡乃至海堤整体将会遭到不同程度的坡坏，堤后方陆地可能也会有大量积

6、水，造成严重的损失。鉴于这些问题的存在，国外很早就开始采用允许越浪的标准来设计海岸建筑物的顶标高。即，根据建筑物的类型，重要程度以及加固程度等因素来确定允许产生的越浪量大小并以此确定相应的建筑物顶标高，同时在堤后陆地修建排水设施。1.2研究现状1.2.1海堤的环境条件设计参数研究研究现状海堤是围海工程的主体，也是海岸防护的主要工程措施。其设计主要包括防御标准的确定、断面型式的选择、主要尺度参数的确定以及工程投资分析。海堤工程防御标准是指海堤工程防御风暴潮灾害（包括潮位、波浪、风等）的能力，通常以设计潮位（或水位

7、）和设计波浪（或设计风速）等环境条件参数的重现期表示。在我国，以往由于潮位、波浪等观测资料短缺，也常采用当地的历史最高潮位和某一特定风力级别作为防御标准。当实际发生不大于防御标准的潮位和波浪（或风力）时，按照防御标准设计的海堤及其防护对象理论上是安全的。关于海堤设计中潮位重现期与波浪（或风速）重现期如何组合的问题，各省市的做法可分为2种，一种是主张潮、浪重现期相同（即同频率），如浙江、广西；另一种主张两者重现期不同（即异频率），如福建。前者认为，沿海地区出现年最高潮位主要由台风增水所形成，所以高潮位与风速、风浪

8、的关系密切，而且海堤前水深较浅，在较大风浪时堤前往往产生破波，破碎波高（极限波高）与水深有关，也即与潮位有关，因此风浪与潮位的重现期比较接近；后者认为采用潮、浪同频率偏于安全，会使海堤设计标准过高、投资过大，因此采用潮、浪重现期各异。《海堤工程设计规范》[3]建议设计波浪的重现期宜采用与设计高潮位相同的重现期。关于设计潮位和设计波浪（或风速）的重现期组合问题，目前我国沿海省市仍在开展进