海岸工程PPT_01

主讲人：孟艳秋、童朝锋二〇一六年九月港口海岸与近海工程学院COLLEGEOFHARBORCOASTALANDOFFSHOREENGINEERING海岸工程港口、航道及海岸工程专业课程本课程教学要求建立起与海岸工程有关的概念。掌握海岸工程理论知识，能够独立设计海堤、防波堤等水工建筑物规划和设计，分析并解决海岸工程实际问题的能力。了解海岸工程研究的热点和难点。先修课程：水力学、流体力学、工程力学、土力学、海岸动力学、工程水文学、工程地质、港口水工建筑物、海岸动力学等。参考文献参考教材严恺等，《中国海岸工程》，河海大学出版社，1992严恺等，《海岸工程》，海洋出版社，1996严恺等，《海岸工程》，海洋出版社，2000郭金栋，《海岸工程》，台湾：土木水利工程学会出版，1992中国水利学会围涂委员会，《中国围垦工程》，中国水利水电出版社，2000参考文献《海港水文规范JTS145-2-2013》，人民交通出版社，2013《防波堤设计与施工规范JTS154-1-2011》，人民交通出版社，2011《海堤工程设计规范SL435-2008》，中华人民共和国水利部，2008《堤防工程设计规范GB50286-2013》，中国计划出版社，2013《福建省围垦工程设计技术规程》（试行），福建省水利水电厅，1992《浙江省海塘工程技术规定》，浙江省水利厅，1999《广东省海堤工程设计导则》（试行），广东省水利厅，2005课时安排总计：1.5学分/24学时第一章海岸防护概论（2学时）第二章海岸防护工程（12学时）（1）海堤（6学时）（2）护岸（2学时）（3）丁坝（1学时）（4）潜坝（1学时）（5）人工补滩工程（1学时）第三章围海工程（6学时）第四章防波堤工程（3学时）第五章其他海岸工程（1学时）第一章海岸防护概论本章需要了解掌握知识点：我国海岸带概况，海岸带的环境特征，海岸带资源利用，影响海岸线变化的主要因素。本章内容：第一节海岸带概况第二节海岸线冲淤变化的影响因素第三节我国海岸防护和围海工程现状第一章海岸防护概论实例：典型沿岸输沙导致海岸地形美国北卡第一章海岸防护概论第一节海岸带概况第一章海岸防护概论第一章海岸防护概论第一节海岸带概况1.概念：海岸带（coastalzone）定义：海洋与陆地相接的地带，是自然界水圈、岩石圈、大气圈和生物圈四个圈层相互作用最频繁、最活跃之处，具有独特的兼有海、陆两种不同属性的环境特征。（课本）海岸带是指海水运动对对于海岸作用的最上限界及其邻近陆地、潮间带以及海水运动对于潮下带岸坡冲淤变化影响的范围。（我国的简明规程）范围：海岸线向陆10公里，向海至-15~-20m高程,也有文献定义至-10~-15米。组成:潮上带、潮间带、潮下带还应该包括：河口、港湾和海涂38%7%55%第一节海岸带概况第一节海岸带概况注意三个概念：海岸线（coastalline），海岸带（coastalzone）和海岸（coast）海岸线（coastalline）：也叫海滨线（shoreline)，专业技术角度称海岸与海滨之间的边界线，日常叫做水、陆之间的分界线。海岸线是平均大潮高潮的痕迹线所形成的水陆分界线。（我国国家标准：GB5791-86）海岸（coast）：从海岸地貌学角度讲，海岸或海滨(shore)是指现在海、陆之间正在相互作用着和过去曾经相互作用过的地带。因此海岸除包括现在的海岸带外，还包括上升或下降的古海岸带。2.海岸带类型中国海岸的基本情况：A.从辽宁的鸭绿江口到广西北仑河口，总长18000km，岛屿岸线长是14000km。B.纵跨温带、亚热带和热带三个气候带。C.我国海岸带面积为28万km2。海岸带类型A.基岩海岸B.砂砾质海岸C.淤泥质海岸D.红树林海岸E.珊瑚礁海岸第一节海岸带概况港航学院A、基岩海岸（RockyCoast)分布：我国有5000多km,占了总海岸线的1/4,我国的山东半岛、辽东半岛及杭州湾以南的浙、闽、台、粤、桂、琼等省，基岩海岸广为分布。主要特点:①岸线曲折,岬湾相间,侵蚀和堆积交错变化；②岸坡陡峭,岸滩甚窄,地形横向变化显著；③海岸动力因素以波浪为主,在不同高度上海蚀形态发育。港航学院A、基岩海岸（RockyCoast)港航学院当波浪冲击基岩海岸时，由于岩层抗蚀力的差异，海岸的后退通常是不均匀的。海岸岩层抗蚀愈强则后退愈慢，并以岬角、海蚀柱和沿岸岛屿酌形式残留下来；而较弱的岩层则被切割后退形成岬角与岬角之间的海湾。海蚀拱桥海蚀柱海蚀穴A、基岩海岸（RockyCoast)港航学院分布：砾质海岸，我国主要分布辽东半岛、山东半岛、台湾、广东、广西及海南都有这种海岸分布。砂质海岸，我国主要分布青岛、海南、广东、台湾等地区。主要特点:①岸线平直，岸滩较基岩段宽，岸坡比较缓；②堆积地貌发育，常伴有岸坝和离岸坝构成的沙坝构成泻湖形态；③以波浪为主要动力因素，泥沙有沿岸运动和横向运动。旅游佳地。B、砂砾质海岸(SandyCoast)港航学院B、砂砾质海岸(SandyCoast)港航学院分布：我国淤泥质海岸分布在渤海的辽东湾、渤海湾、莱州湾及黄海的苏北平原海岸。淤泥质海岸与河流有密切的关系，河流是淤泥质海岸的生命源。主要特点:①岸线平直，坡度十分平坦，一般在1‰左右；②潮滩发育，潮滩地貌单调，从陆向海有明显的分带性；③组成物质比较细，中值粒径小于0.06毫米，主要由粘土、粉沙质粘土、粘土质粉沙和粉沙组成;④潮流与波浪作用显著，常以潮流作用为主，潮滩冲淤变化频繁。C、淤泥质海岸(MuddyCoast)D、红树林海岸(mangrovecoast)分布：主要分布在福建，台湾的基隆、淡水和台北，两广。特点：①红树植物在淤泥质海岸发育最好，在珊瑚礁后缘的洼地或陆源碎屑和生物屑混合堆积物上以及砂土上也能生长；②红树林形成群落并具有明显的分带性，由陆向海可以划分为陆生植物带、半红树林带、滩地红树林带和水下岸坡上部带；③红树林有明显的消浪、阻流、促淤作用，其间潮沟系发育，是海洋生物栖息的优良场所。东寨港红树林自然保护区实例：位于琼山市东北部的东寨港，绵延50公里，面积4000多公顷，是我国建立的第一个红树林保护区。红树林是热带、亚热带滨海泥滩上特有的常绿灌木或乔木植物群落，大部分树种属于红树科，生态学上通称为红树林，是能生长于海水上的绿色植物。很多红树具有奇特的“胎生”现象。这里的红树林生长良好，丛林茂密。涨潮时分，红树林的树干被潮水淹没，只露出翠绿的树冠随波荡漾，成为壮观的“海上森林”，有水鸟展翅其间，游人可乘小舟深入林中，红树林是热带海岸的重要标志之一，能防浪护岸，又是鱼虾繁衍栖息的理想场所，具有重要经济价值和药用价值、观赏价值。D、红树林海岸(mangrovecoast)主要分布：南海诸岛、台湾、澎湖列岛和两广分类：岸礁、离岸礁、环礁、台礁、隆起礁、溺礁E、珊瑚礁海岸(coralcoast)E、珊瑚礁海岸(coralcoast)形成环境要求：珊瑚对生长地有着严格的要求①最适宜生长的海水温度需在20℃以上。②对于不清净的海水难以忍受。③它既不嗜盐如命，又不喜欢清淡的海水，要求海水盐度保持在35‰左右。④它喜欢海水中具有新鲜而充足的氧气。⑤它生长的深度不超过40-60米。⑥在河流入海口，因有淡水和泥沙的侵入，那里就没有珊瑚礁群体生长。⑦只能生长在具备它所需条件的热带、亚热带海区，以及暖流影响到的温带地区。消波作用：美国普林斯顿大学通过计算机模拟分析发现，大面积的浅海珊瑚礁在减弱海啸对火山岛的冲击方面尤其有效。２００４年的印度洋大海啸，当地珊瑚礁的作用不会太大，因为那次海啸掀起的海浪过大，而且珊瑚礁离岸太近。相对而言，许多海岛周边的珊瑚礁都离岸较远，能够比较明显地消耗海啸能量，从而有效减弱海啸上岸时对陆地的冲击力。GreatbarrierReef实例：大堡礁位于澳大利亚东北岸，是世界上最大的珊瑚礁区，是世界七大自然景观之一，生存着400余种不同类型的珊瑚礁，其中有世界上最大的珊瑚礁，鱼类1500种，软体动物达4000余种，聚集的鸟类242种，有着得天独厚的科学研究条件，这里还是某些濒临灭绝的动物物种（如人鱼和巨型绿龟）的栖息地。E、珊瑚礁海岸(coralcoast)3.我国海岸带的环境特征海岸线的形态变化以及海岸带地貌的演变是海、陆二者动力作用的结果，影响海岸带自然环境的重要因素：①太平洋风浪和潮汐②海岸物质组成和构造③陆地的地理纬度差异④人类活动。海岸带环境特征：A.季风控制下的过渡性气候B.土壤、植被的地带性和非地带性C.大陆与海洋作用强烈D.人类活动影响显著海岸变化频繁、沿海气象海况影响严峻、地震与海啸时有影响第一节海岸带概况季风控制下的过渡性气候特点：①一般地域的气候控制通常以纬度区分,北冷南热。②季风气候特点显著,海岸带的小气候不以纬度区分,气候变化、温度、风力平行于海岸,东西变化。③冬季受蒙古冷高压控制,寒冷干燥;夏季为太平洋副热带高压控制,潮湿闷热；春秋为过渡时期。④过渡性气候特点,海岸带处于大陆和海洋的过渡带,其气候也具有大陆性和海洋性气候的过渡型或混合型。⑤气象要素变化剧烈,主要是纬度与海岸带的分布不一致导致气象变化复杂。⑥灾害性天气频繁—也是设计的主要参考依据A、季风控制下的过渡性气候灾害性天气包括寒潮,台风,暴雨,大雾等。寒潮定义:是冷空气过境,其温度降低10度以上。台风的定义:在热带海洋上的一种强烈的气旋性风暴。暴雨定义:日降雨≥50mm.(我国分布不均匀)大风定义：最大风速≥8级（17m/s)设计海岸工程时特别关注的因素:①寒潮的破坏性：北方海岸工程所特别关注的:唐山曹妃甸②台风的破坏性------风暴潮了解一碰头,三碰头A、季风控制下的过渡性气候唐山曹妃甸矿石码头台风的破坏性A、季风控制下的过渡性气候台风的破坏性B、土壤、植被的地带性和非地带性地带性----与纬度有关,北冷南热,不同纬度其气温不同,海岸带随纬度改变,海岸带植物和土壤类型成地带性特征。非地带性---与本地区的小气候有关,平行于海岸。不同纬度带,不同岸段的潮间带生物在同一潮区属相同种。C、大陆与海洋作用强烈陆相作用因素:径流和泥沙我国主要河系年平均径流量为1.6亿方,泥沙17.5亿方,6亿溶解物。海相作用因素:潮汐、黑潮、风浪和涌浪、海啸我国海相动力主要来自太平洋,包括太平洋潮汐、黑潮、太平洋风浪和涌浪等动力因素其他因素：气候、海域地形、入海河流等陆相作用因素:径流和泥沙（实例1）黄河每年挟带泥沙11亿吨,2/3沉积在河口三角洲,河口时常发生变动摆移,形成渤海湾和莱洲湾淤泥质海岸。历史上(1128~1855)黄河改道淮河在苏北地区形成100多公里黄河三角洲.但恢复以后,苏北每年都在后退,特别是整治前。根据史料记载，黄河曾有数次侵夺淮河流域，但为时较短，对淮河流域改变不大。唯1194年第四次大改道起，淮河流域的豫东、皖北、苏北和鲁西南地区成了黄河洪水经常泛滥的地区。黄河长达661年的侵淮，使得淮河流域的水系，发生了重大变化。黄河夺淮图陆相作用因素:径流和泥沙（实例1）•长江年均流量为2.9万m3/s,每年挟带泥沙5亿t,清末至现在年淤积面积达9万km2,5000年前,其入海后在镇江扬州,现在延伸了100km以上,面积增加了4万km2。陆相作用因素:径流和泥沙（实例2）海相作用因素:潮汐（实例1）辐射沙洲的范围北是射阳河口、南至长江口，达２００多公里，宽９０多公里，７０多条沙脊，呈辐射状。其中有９条是露滩。辐射沙洲的形成机理。主要由太平洋来的前进潮波与山东半岛反射形成的黄海旋转潮波自北向南辐聚会合塑造而成。属于潮流地貌。D、人类活动影响显著人类活动对上游流域的影响：径流和入海泥沙实例：黄河长江海岸工程对海岸带的影响建港、丁坝、挡潮闸、围垦实例：珠江口、钱塘江、长江口深水航道整治、大小洋山等等珠江口：1987年~2002年1987年1月6日1994年10月24日2002年4月13日钱塘江围