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源于网络服务社会sky04616整理12015年《港口与航道工程管理与实务》1E411000港口与航道工程专业技术上1E411010港口与航道工程的水文和气象1E411011波浪要素和常用波浪统计特征值一、波浪要素：波浪：波浪是在外力作用下，具有自由面的液体质点偏离其平衡位置的有规律的振动。波浪要素的定义及其相互关系归纳如下表：波浪要素定义关系式波高H相邻波峰与波谷之间的垂向距离按波高分为10级(0~9)波长L相邻波峰(或相邻波谷)之间的水平距离波陡δ波高与波长之比δ=L/T波浪周期T波形传播一个波长所需的时间波速C单位时间内波形传播的距离C=L/T★二、不规则波与规则波理解上跨零点、下跨零点、波峰、波谷与各波浪要素关系★。上跨零点：波浪观测记录中波谷到波峰的波形线与静水面的交点。下跨零点：波浪观测记录中波峰到波谷的波形线与静水面的交点。波峰：一个波的波面上的最高点或一个波的波面位于静水面以上的部分。波谷：一个波的波面上的最低点或一个波的波面位于静水面以下的部分。1E411011掌握波浪要素和常用波浪统计特征值三、波浪玫瑰图波浪玫瑰图表示各向、各级波的出现频率。波浪频率的计算：▲波浪玫瑰图的绘制,波浪玫瑰图三要素：1、频率：径向长度(某向、某级波浪占总体波浪的%)2、波高：垂直于径向的横向长度(0.5m/级)3、波向：方位(常浪向、强浪向)1s/级%观测总次数出现次数出现频率源于网络服务社会sky04616整理2四、常用波高统计特征值波浪的统计特性主要包括：平均波高、最大波高、l／l0大波波高、有效波高、累计频率对应波高。1E411011波浪要素和常用波浪统计特征值1/10大波波高（H1/10）与有效波高（Hs或H1/3）之区别？工程上常用哪几个波高特征值？潮是指由于引潮力的周期性作用引起的潮位升降，即海水水位在垂直方向上的升降变化。潮汐要素:潮差—高、低潮位之差；历时—由低潮至高潮的历时为涨潮时，由高潮至低潮的历时为落潮时；潮周期——涨潮时与落潮时之和。1E411012潮位基准面与设计潮位一、潮汐类型半日潮：一日两次涨、落潮。相邻间隔时间12h25min,每天逐日推迟50min。源于网络服务社会sky04616整理3全日潮：一日一次涨、落潮。混合潮：分为不正规半日潮和不正规全日潮。二、潮位基准面平均海平面：是计算高程的基准面(大地测量)，我国以黄海平均海平面为计算海拔高度的基准面。海图深度基准面：是计算水深的基准面(水深测量)，我国以理论最低潮位为海图深度基准面。1E411012潮位基准面与设计潮位大海之水，朝生为潮,夕生为汐。三、海图水深的起算面=潮高起算面=理论最低潮位=潮位基准面。注意：理论深度基准面有多种称谓,如潮位基准面、潮高基准面、海图深度基准面、理论最低潮位等。四、设计潮位★设计潮位设计潮位标准(按潮汐作是否明显而定)海港与潮汐作用明显的河口港设计高水位高潮累积频率10%的潮位(或历时累积频率1%的潮位)设计低水位低潮累积频率90%的潮位(或历时累积频率98%的潮位)极端高水位重现期为50年的年极值高潮位极端低水位重现期为50年的年极值低潮位作用不明显的河口港设计高水位多年历时累积频率1%的潮位设计低水位多年历时累积频率98%的潮位河港设计高水位根据码头分类、河流地区，按不同重现期确定设计低水位设计最低通航水位1E411013近岸海流特征一、近岸海流及其分类海流：是流向和速度相对稳定的大股海水在水平方向的运动。近岸海流：由外海潮波、大洋水团的迁移、风和气压影响以及河川泄流、波浪破碎、地理因素等原因而造成流动。近岸海流波浪破碎后造成沿岸流和离岸流。海流的产生：内因：海水的温度、盐度的差异而引起海水的密度分布不均匀，由此源于网络服务社会sky04616整理4产生的水平压强梯度力。外因：海上风云和气压层的变化，江河径流等。港航工程所指近岸海流(三种)：潮流、河口水流、沿岸流和裂流。二、近岸海流的特征一般以潮流和风海流为主；河口区的水流一般以潮流和迳流为主；三、感潮河段内的水流特性在潮流界和潮区界之间，仅有水位升降的现象，而不存在指向上游的涨潮流;在潮流界以下，涨落潮流呈往复形式，因有迳流加入，落潮流量大于涨潮流量;涨潮历时小于落潮历时，涨潮历时愈向上游愈短;水位升降变化完全不受潮流影响处称为“潮区界”潮流所能达到的河流上游最远处称为“潮流界”;潮汐河口特征：落潮动力强，分沙少1E411014海岸带泥沙运动规律泥沙：是指流体中受风、波、潮、流的作用在重力场中运移和沉积的土粒碎屑。海岸带泥沙运动一般规律（三条）1、泥沙运动方式可分为与海岸线垂直的横向运动和与海岸线平行的纵向运动。理解应用；2、沙质海岸的泥沙运动形态有推移质和悬移质；3、淤泥质海岸的泥沙运移形态以悬移质为主，较细颗粒的海岸底部也可能有浮泥运动，底部也可能有推移质运动。源于网络服务社会sky04616整理5主要理解下表1.海岸带分类分类标准海岸剖面2.海岸带泥沙来源3.泥沙运动规律4.波浪与海流的作用沙质海岸带泥沙颗粒的中值粒径大于0.1mm,颗粒间无粘结力。由陡变缓有平行岸边沙堤▲河流来沙邻近岸滩来沙当地崖岸侵蚀来沙海底来沙推移和悬移波浪是泥沙运动的主要动力海流输沙与掀沙淤泥质海岸带泥沙颗粒的中值粒径小于0.03mm,其中的淤泥颗粒之间有粘结力。滩面广坡度缓以悬移为主波浪掀沙潮流是输沙的主要动力1E411015内河的特征水位和泥沙运动规律一、特征水位月、年、历年（最高、最低、平均）研究期内、（平均最高、平均最低）每年算数平均值、正常（多年水位平均值）、中水位（研究期历时50%的水位）二、泥沙运动的一般规律泥沙在水中的运动状态悬移质由于水流速度和紊流加强而出现比泥沙还大的旋涡，且向上的分速超过了沉速，使泥沙跳跃升起，被旋涡带入主流，并与水流速度一致前进的动动状态推移质推移质:沿河床底部滚动，其前进速度远小于水流速度，以滚动、跳跃形式前进为其运动状态。河床(跃移)质半悬移质泥沙时而浮在水面，时而沉在下面顺河底移动。固体颗料粒上升和下降均取决于接近河床表面处的直分速的变化1E411016风级的分级与降水风是由于气温的水平差异引起大气密度变化，导致大气压在水平方向分布的不均匀性而产生的空气自高压向低压的运动。风不仅是海洋动力因索之一，而且严重影响着波、潮、流和泥沙的运动与发展。风的特征参数：风速、风向、出现的频率等。风的特征参数的工程应用于：风级、风玫瑰图、风的设计标准等。物理量定义单位工程应用风速空气在单位时间内流动的距离m/s按风速大小将风自弱而强分为12级用蒲福风级表示源于网络服务社会sky04616整理6风向风之来向16个方位二、风级、风速对照表6级风速10.8~13.8m/s为强风；8级风速17.2~20.7m/s为大风▲三、强风与大风防风防台指防御6级以上的季风和热带气旋；船舶接近台风中心，风力达8级以上时称“在台风袭击中”；未来48小时内遭遇风力可能达到6级以上称“在台风威胁中”；未来12小时内遭遇风力可能达到6级以上称“在台风严重威胁中”四、风玫瑰图风玫瑰图是用来表达风的时间段、风向、风速、频率四个量的变化情况的图风玫瑰图分风向频率、最大风速、大于某一风级的风频率玫瑰图大风日观测气内出现8级风的天数世界气象组织太平洋的风暴分三级：中心最大风力为12级或以上的为台风；10-11级为强热带风暴；8-9级为热带风暴；低于8级的为热带低压。五、降水以毫米为单位，保留一位小数；降水强度指单位时间的降水量。1h或1d1E411020港航工程勘察成果的应用一、概述工程地质勘察阶段：可行性阶段、初步设计阶段、施工图阶段。二、工程勘察成果地质勘察报告附图和附表♀1E411021港航工程地质勘察与地质钻孔剖面图的应用《港口工程地质勘查规范》附录规定勘察报告的格式和内容如下:1、序言；2、地貌；3、地层；4、地质构造；5、不良地质现象；6、地下水；7、地震；8、岩土物理性质；9、岩土工程评价；10、附图和附表（1）勘查点平面位置（2）综合工程地质图（3）工程地质剖面图（4）钻孔柱状图（5）土工试验表（6）原位测试图标（7）各岩土单元的物理、力学指标统计表（8）对特殊地质条件或为满足特殊需要而专门绘制的图件土壤的主要物理力学指标p12序土的物理力学性质作用1含水量ω（%）=土中水重/土颗柆重孔隙比е=孔隙体积/土粒体积可用于确定淤泥性土分类2孔隙比е塑性指数：土颗粒保持结合水的量数，说明可塑性的大小液性指数：说明土的软硬程度标准贯入试验静力触探试验用于确定单桩极限承载力3塑性指数Ip液性指数IL用于确定黏性土状态源于网络服务社会sky04616整理74黏聚力内摩擦角用于土坡和地基稳定验算土壤物理力学指标的应用★c含水量w（％）－土中水重/土颗粒重；确定淤泥土的分类；确定最优含水量，选择软基加固方法。孔隙比e－孔隙体积/土粒体积；用于确定淤泥土的分类，确定单桩极限承载力；确定地基加固固结度。孔隙率n（％）－孔隙体积/土体总体积；液限WL－土从流态至可塑态的界限含水量；用于计算塑性指数IP、液性指数IL塑性指数IP－土颗粒保持结合水的量；表明土可塑性的大小。用于确定黏性土的名称，确定单桩极限承载力。液性指数IL－说明土的软硬程度；用于确定黏性土的状态确定单桩极限承载力。塑限WP－土从可塑态至半固体状态的界限含水量；用于计算塑性指数IP、液性指数IL。粘聚力c－用于土坡和地基稳定计算。内摩擦角φ－用于土坡和地基稳定计算。标准贯入击数N值－将质量为63.5kg的锤从76cm的高度自由落下，将标准贯入器击入土中30cm时的锤击数。用于评价地基强度、土层液化的可能性、沉桩的可能性、地基加固效果、单桩承载力。十字板剪切强度值－用十字板剪切仪原位测定饱和软粘土排水抗剪强度值。用于地基土的稳定分析、检验软基加固效果等。静力触探－用静力触探仪于粘土、粉土、砂土中进行试验序原位测试参数作用1标准贯入试验标准贯入击数确定：砂土的密实度、砂土的内摩擦角、无侧限抗压强度。评价：地基强度、土层液化可能性、单桩极限承载力、沉桩可能性、地基加固效果等。2十字板剪切试验抗剪强度地基土的稳定分析、检验软基加固效果、测定软弱地基破坏后滑动面位置和残余强度值等。3静力触探试验(比)贯入阻力划分土层、适用于粘性土砂土粉土确定土的承载力、压缩模量、单桩承载力、判断沉桩的可能性、判断饱和土和砂土的液化趋势。4动力触探试验锤击数判断土的力学特性、衡量碎石土的密实度按密实度(标准贯入击数)分为:松散、稍密、中密、密实、极密实五类；按液性指数分为：坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种状态；按黏粒含量分为两类：黏质粉土、砂质粉土；按孔隙比和含水率分为：淤泥质土、淤泥、流泥、浮泥四类。源于网络服务社会sky04616整理8(一)勘探要求1、勘探线、点的布置要求：表1E411021-72、钻孔分类与要求钻孔分为技术孔、鉴别孔两类，技术孔又分为控制性钻孔和一般性钻孔。疏浚区的钻孔深度应达到浚挖深度以下3m。1E411021港航工程地质勘察与地质钻孔剖面图的应用钻探点的布置，应根据不同勘测阶段的要求和疏浚区的地形、地貌和岩土层的复杂程度确定。勘查线、点应布设在最新的水深地形图上。钻孔定位精度应大于图上2mm，钻取原状土钻孔直径为75-100mm，每个土样应附有土样标识。(二)岩土分类与判别指标四、航道疏浚工程地质勘察成果的应用岩土分类(两类)分级(15级)工程特性判别指标工程特性辅助指标岩石14、15单轴抗压强度标准贯入击数土(5)有机质土及泥浆0天然重度烧灼减量Q淤泥土1、2含水率、孔隙比黏性土3~6标准贯入击数天然重度液性指数抗剪强度砂土7~10相对密度碎石土11~13重型动力触探击数密实判数DG疏浚岩土分为岩石类和土类，共15级。岩石主要根据坚固性分为硬质岩石和软质岩石。此外，可按风化程度分为新鲜、微风化、中等风化、强风化，按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩，按软化系数分为软化岩和不软化岩，岩石的工程特征以岩块的单轴抗压强源于网络服务社会sky04616整理9度为判别指标。一、地形图地形图测图比例尺的选择