上海海事大学 海岸工程学第2章海岸动力因素

海岸工程学2012年2月李俊花砂土不透水粘土地下水位总应力有效应力中和应力低透水粘土砂土砂土（不饱和）砂土粘土（半透水）总应力有效应力中和应力总应力有效应力中和应力毛细张力力第二章海岸动力因素波浪(wave)潮汐(tide)2.1波浪一、理论波浪要素2-1波浪要素2-1BasicPartsofaWavewavebase=1/2wavelength波基面wavelengthcresttrough不同水深的波浪运动½波长的意义波浪破碎碎/激浪带破浪带冲浪带波浪侵蚀海蚀洞海蚀穹/拱海蚀柱二、设计波浪平均波高（）：工程上常用的波高包括：累积频率波高（）：1/10大波（）：有效波高（）：H%FH101H31H设计波浪：在确定波浪对各种不同类型海岸工程建筑物的作用力时，定义的一个合理的代表意义的波浪要素。设计波浪的波浪要素中最重要的是波高。累积概率（F）波高（HF）：实际海面上不规则波列所出现的概率F对应的波高。例如1000个波浪，按波高依次排列，其中第10个（累积概率为1%）波高，则称为累积概率1%波高，并记为H1%,余类推。1/10大波：波群或观测的全部波浪中，按波高大小的顺序，就相当于总数的1/10的大波及对应其波高的周期，进行平均得到的波浪，并以H1/10和T1/10表示。(所有的波高由大到小排列，取前面的十分之一来做平均的波高)有效波或1/3大波：波群或全部观测记录中，按波高大小顺序，就相当于总数的1/10的大波及对应其波高的周期，进行平均得到的波浪，称为有效波，并以H1/3或Hs和T1/3或Ts表示。几种常见的换算关系：1/104%HH1/313%HH2.2潮汐潮汐定义：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。一、潮汐要素潮汐的要素潮汐要素示意图高潮：潮汐升降的一个周期中，海面升至最高时称为高潮；低潮：海面降至最低时称为低潮。潮差：相邻高潮与低潮的水位高度差称为潮差。平潮和停潮不同的潮汐类型半日潮日潮混合潮二、设计潮位（水位）定义：设计潮位是指港口水工建筑物在正常使用条件下的潮位（水位）。海岸工程中的设计潮位包括：设计高水位、设计低水位；极端高水位和极端低水位。设计高（低）水位计算：1）设计潮位的标准设计高水位应采用高潮累积频率10％的潮位，简称高潮10%；设计低水位应采用低潮累积率90％的潮位，简称低潮90%。2）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。3）设计潮位的推算方法设计潮位的推算采用绘制高潮或低潮累积频率曲线。高潮或低潮累积频率统计步骤：1、从潮位资料中摘取各次的高潮或低潮位值，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高潮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，连绘成高潮或低潮累积频率曲线，然后在曲线上摘取高潮10%或低潮90%的潮位值。高潮和低潮累积频率曲线高潮或低潮的累积频率曲线：根据规范规定，当设计上采用这类曲线时，常取用高潮累积频率为10％所对应的潮位作为设计高水位，低潮累积频率为90％所对应的潮位作为设计低水位。极端高（低）水位计算：l）极端潮位的标准我国《海港水文规范》中规定，采用年频率统计的方法推求50年一遇的高、低潮位作为极端水位。2）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。3）极端水位的推算方法A、年频率统计的方法B、资料中有特大值时设计高潮位的推算方法C、资料短缺情况下设计高潮位的推算