港口码头护岸波浪爬高计算

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.。

里面的直立堤的极端高水位情况下的抗倾还是抗滑，我不太记得了，当时算的没满足，我改数了，你算的时候把尺寸啥的改改烟台港防波堤工程设计计算书专业：港口航道与海岸工程班级：08级港航一班姓名：杨淯淮学号：0803010107指导老师：陈国平严士常烟台港防波堤工程设计计算书杨淯淮（河河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京 210098）摘要烟台港西港区烟台市西部，远离市区，邻近经济开发区,与辽东半岛对峙，并与日本、韩国和朝鲜隔海相望。

位于东北亚国际经济圈的核心地带，是中国沿海南北大通道的重要枢纽和贯通日韩至欧洲新欧亚大陆桥的重要节点。

港区陆域广阔，水深、地质条件良好，为烟台港规划的核心港区,地处烟台开发区大季家东北海域。

本设计根据工程所在地的潮位、波浪等资料，结合工程建设目的，港区发展空间及经济性等要求，确定了总平面布置方案，断面形式及断面尺寸，再根据波浪情况、建筑材料及地基土性质，进行斜坡堤的胸墙、直立堤沿各水平缝、齿缝、墙底、基床底的抗倾和抗滑稳定性验算，并对防波堤断面的地基整体稳定性和地基土沉降量进行计算。

本设计根据不同水深选取三个代表断面，其中一个断面进行结构型式设计，两个断面进行护面设计。

结构型式设计中选取直立堤、带胸墙的斜坡堤和不带胸墙的斜坡堤三种型式进行设计计算；护面设计中选取扭王字块体，扭工字块体，四角锥体、安放块石等型式进行设计计算，并根据经济和安全等因素进行方案的比选。

关键词：烟台港；斜坡堤；混凝土方块直立式防波堤；结构设计；护面设计；抗倾稳定性、抗滑稳定性、整体稳定性；地基沉降；方案比选This program-designing of the breakwater in Y antai PortYANG Yuhuai(College of Harbour, Coastal and Offshore Engineering,Hohai University, Nanjing, Jiangsu,210098,China)AbstractY antai western port is located in the west of yantai , away from downtown,neighboring economic development zone，and the north adjacent to the Bohai Bay .It overlooks Liaodong Peninsula、Japan、Korea across the sea. Being one of the main pivotal ports of China as well as an important coastal port open to the outside world, Y antai Port holds a key position in the nation's comprehensive transport network. The port has broad land, deep water, and good geological conditions.It turns into the central port .The W estern Port of Y antai is situated in the west of the city proper, as well as beside the northeast sea of Dajijia Village in Y antai Economic & Technological Development Zone (YETDZ)。

附录C 波浪计算C.1 波浪要素确定C.1.1 计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与水域水深的确定，应符合下列规定：1 风速应采用水面以上10m 高度处的自记10min平均风速。

2 风向宜按水域计算点的主风向及左右22.5°、45°的方位角确定。

3 当计算风向两侧较宽广、水域周界比较规则时，风区长度可采用由计算点逆风向量到对岸的距离；当水域周界不规则、水域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采用等效风区长度Fe，Fe可按下式计算确定：式中ri——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα角由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线ri与主风向上射线r0之间的夹角（度），αi＝i×Δα。

计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图C.1.1）。

图C.1.1 等效风区长度计算4 当风区长度F小于或等于100km 时，可不计入风时的影响。

5 水深可按风区内水域平均深度确定。

当风区内水域的水深变化较小时，水域平均深度可按计算风向的水下地形剖面图确定。

C.1.2 风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波高（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——水域的平均水深（m）；g——重力加速度（9.81m/s2）；tmin——风浪达到稳定状态的最小风时（s）。

C.1.3 不规则波的不同累积频率波高Hp与平均图C.1.1 等效风区长度计算波高之比值Hp/可按表C.1.3-1确定。

表C.1.3.1 不同累积频率波高换算不规则波的波周期可采用平均波周期表示，按平均波周期计算的波长L 可按下式计算，也可直接按表C.1.3-2确定。

表C.1.3.2 波长～周期～水深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4 设计波浪推算应符合下列规定：1 对河、湖堤防，设计波浪要素可采用风速推算的方法，并按本附录第C.1.2条计算确定。

波浪爬⾼计算公式及附表附录C 波浪计算C.1 波浪要素确定C.1.1 计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与⽔域⽔深的确定，应符合下列规定：1 风速应采⽤⽔⾯以上10m ⾼度处的⾃记10min平均风速。

2 风向宜按⽔域计算点的主风向及左右22.5°、45°的⽅位⾓确定。

3 当计算风向两侧较宽⼴、⽔域周界⽐较规则时，风区长度可采⽤由计算点逆风向量到对岸的距离；当⽔域周界不规则、⽔域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采⽤等效风区长度Fe，Fe可按下式计算确定：式中ri——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα⾓由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线ri与主风向上射线r0之间的夹⾓（度），αi＝i×Δα。

计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图C.1.1）。

图C.1.1 等效风区长度计算4 当风区长度F⼩于或等于100km 时，可不计⼊风时的影响。

5 ⽔深可按风区内⽔域平均深度确定。

当风区内⽔域的⽔深变化较⼩时，⽔域平均深度可按计算风向的⽔下地形剖⾯图确定。

C.1.2 风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波⾼（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——⽔域的平均⽔深（m）；g——重⼒加速度（9.81m/s2）；tmin——风浪达到稳定状态的最⼩风时（s）。

C.1.3 不规则波的不同累积频率波⾼Hp与平均图C.1.1 等效风区长度计算波⾼之⽐值Hp/可按表C.1.3-1确定。

表C.1.3.1 不同累积频率波⾼换算不规则波的波周期可采⽤平均波周期表⽰，按平均波周期计算的波长L 可按下式计算，也可直接按表C.1.3-2确定。

表C.1.3.2 波长～周期～⽔深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4 设计波浪推算应符合下列规定：1 对河、湖堤防，设计波浪要素可采⽤风速推算的⽅法，并按本附录第C.1.2条计算确定。

港⼝码头护岸波浪爬⾼计算⼀、设计条件（⼀）设计⽔位：设计⾼⽔位 2.46m设计低⽔位0.42m极端⾼⽔位 2.91m极端低⽔位-0.10m（⼆）设计波浪要素：H1% 6.7m风速UH4%0m重⼒加速度gH5% 5.8mH13% 5.1m平均波⾼H3m斜坡⽐m平均周期T13.8sL134.7m（三）系数：K1 1.24K2 1.029K3 4.98⼆、断⾯尺度确定（⼀）胸墙顶⾼程1、允许越浪的斜波堤，堤顶⾼程：堤顶⾼程宜在设计⾼⽔位以上不⼩于0.6倍的设计波⾼值。

堤坝顶⾼程=设计⾼⽔位+0.8H13%0.8= 6.54m2、对基本不越浪的斜波堤，堤顶⾼程：堤顶⾼程宜在设计⾼⽔位以上不⼩于1.0倍的设计波⾼值。

堤坝顶⾼程=设计⾼⽔位+1.20H13% 1.2=8.58m3、对堤顶设胸墙的斜波堤，胸墙堤顶⾼程：根据《防波堤设计与施⼯规范》（JTS154-1-2011）有关规定：(4.1.3.3胸墙顶⾼程=设计⾼⽔位+1.25 H13%=8.835m4、根据港⼝⼯程《海港⽔⽂规范》（JTS 145-2-2013）有关规定：按波浪爬⾼确定其胸墙顶⾼程，正向规则波的爬⾼按公式（1）设计⾼⽔位 2.46m取13%H 5.1mL134.7m建筑物前⽔深d 2.46m斜坡坡度m 1.51：m.与斜坡的m值有关的函数M1/m0.66666710.1364L/H26.411762πd15.456642πd/L0.114749th（2πd/L）0.114248爬⾼函数R(M)0.007485系数 1.09M3.322185.419系数-1.25（-1.25M)-12.6705exp:指数函数，exp（2）-- e的2次⽅exp（-1.25M） 3.14E-06相应对于某⼀d/L时的爬⾼最⼤值R1(m)0.566471K3 4.98K3/2 2.494πd30.913274πd/L0.229497sh（4πd/L）0.231517（4πd/L）/（sh（4πd/L））0.9912751+（4πd/L）/（sh（4πd/L）） 1.991275 K△=1，H=1m时波浪爬⾼（m）R1 1.236148K1 1.24K2 1.0290.432M 4.378927th（0.432M）0.999686R1(m)-K2-0.46253波浪爬⾼（m），从静⽔⾯算起，向上为正R2.963047K△0.47故按波浪爬⾼确定的胸墙顶⾼程为：设计⾼⽔= 5.423047（m） 2.462）极端⾼⽔位 2.91m故按波浪爬⾼确定的胸墙顶⾼程为：极端⾼⽔= 5.873047（m） 2.915、在风直接作⽤下，不规则波的爬⾼按下式计算：累积频率为1%的爬⾼R1% 3.89263mK△0.47与风速有关的系数KU1查表得K△=1，H=1m时波浪爬⾼（m）R1 1.236148mH1% 6.7mR2% 3.620146m故按波浪爬⾼确定的胸墙顶⾼程为：极端⾼⽔= 6.530146（m） 2.916、根据《堤防⼯程设计规范》（GB50286-98)有关规定：（6.3.1）堤顶⾼程=设计洪⽔位或设计⾼潮位+堤顶超⾼=10.89391（m） 2.917.9839141）当m=1.5～5.0时，按下式计算：堤顶超⾼Y=R+e+A=7.983914m设计波浪爬⾼R7.483914m设计风雍增⽔⾼度e0m安全加⾼A0.5m（可变量）堤防⼯程不允许越浪斜坡坡率m 1.51+m2 3.25(1+m2)1/2 1.802776堤前波浪的平均波⾼H3m堤前波浪的波长L134.7mHL404.1(HL)1/220.10224斜坡的糙率及渗透系数K△0.47经验系数Kv 1.02（可变量）gd24.1326（gd）1/2 4.912494V/（gd）1/20爬⾼累积频率换算系数Kp 1.4（可变量）（查表得）H/d 1.2195122）当m≤1.25时，按下式计算：堤顶⾼程=设计洪⽔位或设计⾼潮位+堤顶超⾼=7.839656（m） 2.91 4.929656堤顶超⾼Y=R+e+A= 4.929656m设计波浪爬⾼R 4.429656m设计风雍增⽔⾼度e0m安全加⾼A0.5m下，光滑不透⽔护⾯（K△=1）、H=1m时的爬⾼值（m）Ro 2.20m三、斜坡提堤顶越浪量计算p60《海港⽔⽂规范》（JTS148.2.4.1 本条所列公式宜符合下列条件：（1）2.2≦d/H1/3≦4.70.482353（2）0.02≦H1/3/Lpo≦0.100.037862（3）1.5≦m≦3.0 1.5（4）0.6≦b1/H1/3≦1.4 1.176471（5）1.0≦Hc/H1/3≦1.60.694118（6）底坡i≦1/25式中d 2.46建筑物前⽔深（m）H1/3 5.1mLpo134.7以谱峰周期Tp计算的深⽔波长（m）m 1.5斜坡坡度系数注：变量根据实际情况b16坡肩宽度（m）Hc 3.54堤顶在静⽔⾯以上的⾼度（m）i⽔底坡度1.33倍T Tp18.354谱峰周期（s）8.2.4.2 斜坡堤⽆胸墙时，堤顶的越浪量计算：gTP2m4957.0322πH1/332.04424（gTP2m）/（2πH1/3）154.6934（gTP2m）/（2πH1/3）1/212.43758LN() 2.520722m1/2 1.2247451.5/m1/2 1.224745d/H1/30.482353(d/H1/3)-2.8-2.31765((d/H1/3)-2.8)2 5.371488th（）0.999957<> 2.224702Hc/H1/30.694118（Hc/H1/3）-1.7 1.860218(H1/3)226.01(H1/3)2/Tp 1.41713经验系数A0.035护⾯结构影响系数Ka0.4堤顶越浪量Q0.206966m3/m.s0m/s9.81m/s2深⽔波设计标准波⾼换算：深⽔波：堤前⽔深＞半个波长处的波浪H 1%=2.42H 2.42H= 2.768595H 5%=1.95H 1.95H= 2.9743591.5H 13%=1.61H 1.61H= 3.167702堤顶⾼程对⽐分析允许越浪 6.54m基本不越浪8.58m堤顶设胸墙8.835m设计⾼⽔位 5.423047m极端⾼⽔位 5.873047m在风作⽤下 6.530146m堤防防洪10.89391m m=1.5~5.0堤防防洪7.839656m m﹤1.25设计波⾼值。

作用于直立堤墙与桩柱的波峰高度对于波浪作用在建筑物上的高度，目前没有查到全面系统的解释与分类，哪位同仁查到可以分享一下。

不妨这样理解：波浪在行进过程中，当遇到水工建筑物之类的障碍物时，波浪能量传播受阻，大部分动能转化为势能，波面升高，达到的最高高度合称为“波浪作用在建筑物上的高度”。

当建筑物为斜坡堤，波浪爬升的最高垂直高度一般称为“波浪爬高”或“浪爬高”（比较形象有木有？）；当建筑物为直立式堤防或墙体、桩基或墩柱时，一般称为“波峰面高度”或“波峰高度”。

波浪作用在建筑物上的高度与波浪要素及形态、相对水深、建筑物机构型式、坡率、渗透性、粗糙率（有时合计以渗糙系数考量）等等因素有关，非常复杂。

科研院所大多基于规则波（波形近似于正余弦波，波列中波要素相同的波浪），研制出一定适用范围内适用的半经验半理论计算方法，经实测资料验证后被《港口与航道水文规范》JTS145-2015、《堤防工程设计规范》GB50286-2013及各自前溯版本采用。

关于斜坡堤的波浪爬高计算，上述两本规范及各自前溯版本以附录形式或以明晰的条文集中列出，公式图表的表达相对系统且清晰，容易查算。

《电力工程水文技术规程》DL/T5084-2012也在电力勘测规程范围内首次增引《海港水文规范》JTJ213-98给出的斜坡堤浪爬高计算方法（DL/T 5084-2012附录D.2）。

然而，关于直立堤墙和桩柱的波峰高度的计算方法，分散于波浪对直墙式建筑物与波浪对桩基和墩柱的力学计算的条文内，许多情形下的计算公式没有以我们习惯采用的以设计波高的比值来给出，亦即公式表达不顾直观，图表也不够清晰，使用者不易查算，甚至误以为JTS145等规范没有这方面的内容。

在直立式堤防、码头、电厂直墙式岸边泵房（参见《大中型火力发电厂设计规范》GB50660-2011第17.4.5条文说明）以及近年来兴起的海上风电基础平台、升压站平台等的竖向布置中，常常以设计波高的比值来表示波峰高度，用作堤顶或建筑物±0m层设计标高时的总超高组成（与这类问题相关的电力条文的演化，且容水货另行整理成文，晚些时候奉上）。

波浪爬坡高度波浪爬坡高度wave run-up on slope波浪爬坡高度是波浪沿斜面爬升的垂直高度，简称波浪爬高。

波浪爬高的大小直接影响土石坝坝顶高程的确定。

波浪爬高波浪爬高的数值与波浪要素(波高及波长)、斜面坡度、护面材料、水深及风速等因素有关，需通过计算确定。

其计算方法有规则波法与不规则波法两类，前者把波浪及其爬高作为大小不变的均匀系列;后者则将它们看作大小不等的随机系列，并采用其统计特征值来表示。

过去工程设计中多采用规则波法，用比较简单的经验公式进行计算，但结果比较粗略。

不规则波法的计算原理是:考虑到波浪要素在时段内的变化，找出其统计分布规律，按土石坝的不同级别，分别采用不同累积概率(工程中也称保证率)时的爬高值作为设计波浪爬高。

土坝坝顶高程确定时, 要考虑波浪爬高,当防浪墙作为坝体挡水,坝坡和直墙组合时,波浪爬高如何计算?我觉得按土石坝设计规范的公式确定波浪爬高，不考虑防浪墙的作用。

规范要求要考虑防浪墙的影响吗？直墙和坝坡结合时，肯定会减小波浪爬高，不过规范也没有说要考虑影响，我觉得就当做安全于度考虑。

这个问题可能大少更有体会，还请大少发表高见！高见谈不上，说一下个人的理解，不一定正确，希与大家交流。

碾压式土石坝的坝顶超高的确定规范上讲得很明确，仔细看看规范就可以了。

我想既然规范不要求考虑防浪墙的影响，主要是土石坝的防浪墙一般不会做得太高：第一，防浪墙的结构尺寸应根据稳定、强度计算确定，太高了断面大可能并不经济；第二，对那些在上游坝面设置防渗体的坝型（如混凝土面板坝、沥青混凝土面板坝等），防浪墙底部高程一般宜高于水库正常蓄水位，防止坝顶防渗体与防浪墙间水平缝破坏形成经常性渗漏通道，从而对坝体构成威胁（沟后水库失事的"导火线"就是从混凝土板和防浪墙的接缝处漏水）。

附上国内部分混凝土面板坝坝顶结构情况统计表，供大家下载参考。

摘录于《混凝土面板堆石坝设计》（水规总院赵增凯编）。

附录C 波浪计算时间：2007-01-26 来源：作者：C.1波浪要素确定C.1.1计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与水域水深的确定，应符合下列规定：1风速应采用水面以上10m高度处的自记10m i n平均风速。

2风向宜按水域计算点的主风向及左右22.5°、45°的方位角确定。

3当计算风向两侧较宽广、水域周界比较规则时，风区长度可采用由计算点逆风向量到对岸的距离；当水域周界不规则、水域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采用等效风区长度F e，F e可按下式计算确定：式中r i——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα角由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线r i与主风向上射线r0之间的夹角（度），αi＝i×Δα。

计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图 C.1.1）。

图 C.1.1等效风区长度计算4当风区长度F小于或等于100k m时，可不计入风时的影响。

5水深可按风区内水域平均深度确定。

当风区内水域的水深变化较小时，水域平均深度可按计算风向的水下地形剖面图确定。

C.1.2风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波高（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——水域的平均水深（m）；g——重力加速度（9.81m/s2）；t m i n——风浪达到稳定状态的最小风时（s）。

C.1.3不规则波的不同累积频率波高H p与平均图 C.1.1等效风区长度计算波高之比值H p/可按表 C.1.3-1确定。

表 C.1.3.1不同累积频率波高换算不规则波的波周期可采用平均波周期表示，按平均波周期计算的波长L可按下式计算，也可直接按表 C.1.3-2确定。

表 C.1.3.2波长～周期～水深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4设计波浪推算应符合下列规定：1对河、湖堤防，设计波浪要素可采用风速推算的方法，并按本附录第 C.1.2条计算确定。

波浪爬高计算表格一、概述波浪爬高，又称波浪爬升或波浪越浪，是指波浪在接近海岸或结构物时，其波峰可能达到的最大高度。

这一参数对于海岸工程、港口设计、船舶安全等领域至关重要，因为它关系到海岸结构的稳定性、船舶的航行安全以及防洪堤的设计高度等。

通过计算波浪爬高，工程师们可以评估不同设计方案的适应性和安全性，从而作出更为合理的设计决策。

二、波浪爬高计算方法波浪爬高的计算涉及多个参数，如波浪高度、周期、水深、底坡、结构物形状等。

不同的计算方法和公式可能适用于不同的场景和条件。

以下是一种常用的波浪爬高计算方法，即基于Morison公式的计算方法。

Morison公式是一种经验公式，用于估算波浪在垂直结构物上的爬高。

其基本形式为：(R = K_1 \times H \times \left( \frac{H}{D} \right)^{K_2})其中：(R) 是波浪爬高（单位：米）；(H) 是波浪高度（单位：米）；(D) 是水深（单位：米）；(K_1) 和(K_2) 是经验系数，其值取决于结构物的形状、底坡和其他因素。

三、波浪爬高计算表格以下是一个基于Morison公式的波浪爬高计算表格的示例：四、使用说明参数输入：根据具体的波浪条件和工程要求，在表格中输入相应的波浪高度、水深、经验系数等参数值。

计算：根据所选用的计算公式（如Morison公式），在表格中计算出相应的波浪爬高值。

结果分析：根据计算结果，分析波浪爬高在不同条件下的变化趋势，为工程设计和决策提供参考依据。

五、注意事项参数准确性：输入参数的准确性直接影响计算结果的可靠性，因此在实际应用中需要尽可能获取准确的波浪数据和工程条件。

公式适用性：不同的计算公式可能适用于不同的波浪条件和结构物形状，因此在选择计算公式时需要考虑实际情况的适用性。

安全考虑：波浪爬高计算是为了保证工程安全而进行的，因此在设计和决策时需要充分考虑安全因素，避免因计算结果偏低而引发安全隐患。

海堤波浪越浪量常用计算方法评述
波浪越浪量是指码头堤坝上海堤护坡及防护墙所承受的波浪冲击力强度的一种参数，它是指浪高、浪周期和浪能量之间的函数关系。

常用的计算方法有Morison力法、Basson-Haig-Weinschenk（BHW）解析法、Tanimoto简化法和系数法等。

Morison力法是全球海洋工程中最常用的一种方法，它基于摩里森公式，将波浪越浪量转化为护坡及防护墙所承受的拉力、推力和弯矩。

它假定波浪在护坡及防护墙的受力方向是垂直的，在计算时可以简化波浪的长度及流速。

BHW解析法是根据Basson-Haig-Weinschenk（BHW）理论建立的一种计算方法，它假设码头及防护墙是沿着波浪的特性进行横剖面的，并建立了完整的护坡及护墙设计和分析体系。

它可以准确地计算出护坡及防护墙在越浪损坏环境下所受到的冲击力，因此，它在工程设计中应用较多。

Tanimoto简化法是基于Tanimoto简化法，将波浪越浪量的计算转化为护坡及防护墙所承受的拉力、推力和弯矩。

它假设码头及防护墙沿着波浪的特性进行横向剖面剖分，并结合Morison力计算护坡及护墙所承受的冲击力。

系数法是基于海浪、波浪谱和其他参数，将海浪能量和波浪谱转化为波浪越浪量的一种计算方法。

它一般使用简单的海浪能量计算，可以。