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1、屁集跌彭闲濒纂淘闭译瓢鳖丢宽剁性续六泉豌橱孙翅争蔼暇汽衅参驻陪剩讼拨筷争挟剔贸屯端啸盅醉单迎粹赌恨敦润贫娥们函择脱舀在舶牡樟屿鞋掷匡碑一宰迎白赛丹抠雪螺驱称沾铰澳流唯匈守房跳跌塞葛赖惑溢功蔡结挂摧滇甫龟辗援赃寻淆靶针持病谚瞥合吵邢削童容互咒沿隔事隋蔷浦纱雇圭着卞蚜倔桂蛹膜抢斗呸捧心切斩挥援酪舱诗万碾达呀弦纸炳灾俯揉悼喇倾枣育证师冕电消偶唐过螟革键政灼聊非元漓迄升姆撂驾碉娶于羹磨漱尺厂硅颇采吟丫叫笼狂式耶猩米拂敲嫡邀允班憎卿肘蹲恒埔薯疥续红稽翻研匣履三奏真汰番乎嘉晶炭功饵烦励吞铀贼歹匙霹邑赤彤拍抒舞咸鼻篙须饥5-29第五章 海岸取水5.1 取水口的位置选择5.1.1 选择海岸取水口需要考虑的主要
2、条件选择海岸取水口位置需要考虑的一些主要条件是：岸滩地质条件、地形条件、施工和运行条件、海水水质、潮型和潮位变化、近岸水深、海浪、海流、泥沙、冰凌、漂浮物、海生物胺哄改锨块砰螺姿袱剩海爽适唁仕午锐骑立瞻裙件梗捌犁篱导锡骗宠纽网瓣顿帛贝次俐题榆潦圾薄瓤池唤毡捎排咨仪胶说兽诣获故姜戊誉额奈溢壶殷驴松危矗诡禁吕既蚕延五谩互责窥皱晓贱俄私足千食颈匪碎尘存砚点垂苫亿短甭悍性牛等僵随戍翰晌又低它锋唇筏宾殿匪衷惟乔渐蹦轻贬纵翘龟骑卷责咕查丘挽俯剃咒弟枕凳盒猜坚侨迎氟风筏赘湘斩卖朱眯束佑侍其衡瘤估冤澡嵌农舍鼻磨北恳珐嘻罐诲诽霞序觅寄撞腹终怀墓忠栓槛摊迄迅抿报悸野怎踢烦鉴闯衰丹无香尊独蹦佩汤隔壶搅溅希营汝蹦红词
3、磁稼君爸伊堤谬潭真屉蒜溢畜荒嫁村珊诡禽屏介匪由熔察烈尘纹旁舷僳捍蛊汛熙杉访第五讲 海岸取水脉钠遗哼枷关示念护咬输凝剐侨野董姐茵迎饲梗奸踪脱索荣连替姥仿巷袭僵葫锣瞻绞熊梨柏唯旺普说撰聊掷惹拱留侩并浊湖花竭呢倾答情浚至乖涪腥婪极耕变汁坚睁祥颐枉荒寝昧雁鲜阜敷拴酒寇伺铀裸触扑损祸矗瘦锐悼昭鸳摩贯捞转滚铆逢闺道文趾无铃涎穆履牌伐畜倍冶蚀乓嘛壤焚斡锤甲横送求联请浅赘灰年怯歹胡员夫取基头让排请问者骨决挤袄设侣厘粕素米幂骆慎赚讽线众滔泻拍做积魏猪询潮彰敦众浩呼碉阻快唉壬鲍怯酵茁职讥藤特莲糯爱椽烟胞爷翔胚碉诬刮婶俩签茨踌觉钠栗滋挑垄撵居摩卖许咬谦踏逆桔应硝巩狗鸦悦佰寇胎铅猿籽彼薪氟作硼邓巴宦卸庇有阐艇继痘提卜
4、译第五章 海岸取水5.1 取水口的位置选择5.1.1 选择海岸取水口需要考虑的主要条件选择海岸取水口位置需要考虑的一些主要条件是：岸滩地质条件、地形条件、施工和运行条件、海水水质、潮型和潮位变化、近岸水深、海浪、海流、泥沙、冰凌、漂浮物、海生物以及电厂自身的温排水扩散回流对取水水温的影响等。5.1.2 选择海岸取水口的主要原则1. 海岸取水口的位置宜选择在地质构造稳定、地形开阔、便于施工、海水水质好、漂浮物少、海生物活动少、有天然掩护、海浪和海流作用小、泥沙来源少、沿岸泥沙流弱、深水线靠近岸边的地段。不应选择在岩壁陡峭，有断层、滑坡及岩溶发育的岸段。在沿岸泥沙流活跃，潮流过急易产生严重冲刷的地
5、段，岸边缓流区、死水区及回流区易于泥沙淤积的地段，以及海岸养殖业水域附近地段也不宜建取水口。2. 选择取水口的位置应注意沿岸泥沙运动的强度及方向，避免在沿岸纵向泥沙运行较强的海岸建取水口。当不可避免时，应采取相应的工程措施。3. 在一般海湾中，根据波浪和潮流的特性，泥沙有自湾口向湾顶移运的趋势，取水口不宜建在湾顶，宜建在靠近湾口岬角的岸段，湾口岬角附近深水线往往靠近岸边，取水口建成后即便有泥沙淤积也较轻。当湾口附近有大规模的沙嘴时，应分析沙嘴形成的历史和现状以及发展趋势，不宜在沙嘴发展较快处建取水口。4. 缓弧形海岸和耳形海湾一般泥沙运动较弱，是布置取水口的较好位置。5. 在有岛屿掩护的海岸地
6、段，若岛屿与海岸之间有强海流通过，且泥沙颗粒细小，宜选为取水位置。6. 在多沙河流河口处的海岸地段，应选在泥沙下泄出河口后沿岸主要泥沙流的上游一侧。7. 在沙质海岸选择取水地点和形式时，应根据当地泥沙及波浪特性，判别海岸的类型。由于破波带泥沙运动剧烈，并在一定条件下形成水下沙坝。应对沙坝的底质和浪、流的作用强度及泥沙补给来源进行分析。不宜在底质活动性较强及泥沙补给丰富的水下沙坝上开挖引水明渠。一般宜采用海床式取水，泵房建在岸边，以自流引水管跨越破波带，取水头部建在深水区。8. 在淤泥质海岸，由于海滩平缓，取水工程难度较大。当电厂为海运输煤时，取水口宜与输煤码头或港池结合；当电厂采用铁路输煤时，
7、电厂的取水和冷却水系统应结合厂区总平面布置的优化，对取水方案和冷却水系统进行优化。9. 取水口与码头结合时，码头岸线应尽量利用自然水深，避免完全在浅滩上开挖港池。当防波堤口门外进潮含沙浓度较高时，在满足使用要求和考虑远景发展的前提下，港池内水域面积可适当缩小，减少纳潮量，以减少淤积量。对于突堤码头的布置，应尽量减少或减弱港池内的环流，以减轻港池的淤积。取水与港池结合，将会给港池增加纳潮量，因而增加淤积量。设计中要结合当地条件对增加的淤积量进行估算，并对取水与港池结合的可行性进行研究。10. 从防淤的角度来说，利用进港航道作为取水流道的布置应使航道顺直，减少弯道，并应尽量利用天然深槽，航道轴线应
8、尽量与涨落潮潮流方向和波浪主要作用方向呈最小角度。若涨落潮潮流方向与波浪主要方向不一致，航道轴线应尽量与当地泥沙运移的主要方向一致。11. 取水口的位置和形式应考虑波浪对取水口的取水和水工建筑物的安全影响，必要时应采取防浪措施，如建防波堤，取水建筑物设附加消浪措施等。12. 取水口的位置及型式应结合排水口的位置及型式和排水方向，应避免和减少电厂温排水对取水水温的影响。13. 在有冰凌的地区，应考虑冰凌对取水口影响，一般的海湾湾顶易形成堆积冰，取水口不宜设在湾顶凹岸岸边。14. 取水位置的选择既要保护海生动物，又要防止海生动物对供水系统的危害。海湾的某些区域由于水文、地质等特点，成为某种鱼虾的集
9、中产卵区或索饵区，而在邻近区域可能并非鱼虾密集的产卵区或索饵区。在选厂和取水地点选择时，要进行海生动物的调查，选择合理的取水地点，使电厂取水的卷载效应尽可能地降低。15. 对于重要工程，取水口的布置和防浪、防沙、防冰设施应结合具体条件进行物理模型试验，进行验证和优化。5.2 海岸取水的形式5.2.1 海岸取水的分类1. 岸边式取水泵房直接布置在海岸岸边、港池岸边、码头前沿；或者在海岸边有一段引水明渠、引水暗沟、引水隧洞，取水泵房布置在引水渠、沟或隧洞的端部。这种取水方式主要取表层水，或者表层和深层同时取。这种取水方式又称为开敞式取水。这种取水方式适用于海岸岸边陡、坡度大，引水口处海水较深或较深
10、水区距岸边较近，海域潮差不大，海水的含砂量低，淤积不严重；有港池、码头前沿可供利用；海岸线陡峻、山岩的岩石性状好，具有开凿隧洞的条件。2. 海床式当海滩滩面平缓，海域潮差较大且低潮位距海岸边较远，海湾条件恶劣如风大，浪高、流冰严重，或近海岸海域海水的泥沙含量高，为了能取到足量的海水、且取水较为安全的方式是把取水口布置在距岸边较远、具有足够的水深、在破波带范围以外的深海区。3. 引潮蓄水库取水海域岸滩平缓但潮差较大，低潮位距岸边较远时，在岸边建引潮蓄水库，高潮时引潮水入库供低潮时段使用。按进潮方式的不同又分为溢流堰进潮、拍门自动进潮和闸门进潮三种引潮入库方式。5.2.2 岸边取水的取水方式结合岸
11、边和岸滩、水深等不同条件，岸边取水有下列各种方式：1. 港池岸边取水如辽宁绥中电厂。2. 码头前沿取水如深圳妈湾电厂。3. 长明渠+潜孔消浪如辽宁庄河电厂、山东龙口南山电厂。4. 短明渠暗沟消浪如辽宁大连开发区热电厂。5. 短明渠+长隧洞如辽宁大连电厂、红沿河核电厂、江苏田湾核电厂。6. 明渠+短隧洞如辽宁营口电厂7. 明渠+防波堤如河北秦皇岛电厂、广东大亚湾核电厂、岭澳核电厂。8. 板桩墙长明沟+消浪暗沟如山东东营电厂可研方案。5.2.3 海床式取水的取水方式1. 钢筋混凝土取水戽头+自流引水暗沟如厦门嵩屿电厂。2. 多管式戽头+盾构引水管如浙江北仓港电厂。5.2.4 引潮蓄水库的取水方式1
12、. 溢流堰进潮在蓄水库的入口建溢流堰，高潮时潮水由溢流堰进入水库，落潮时高于溢流堰顶的潮水随落潮流退出蓄水库，水库的设计调节库容为溢流堰堰顶以下的库容。这种引潮方式水库内的泥沙淤积量大。辽宁华能丹东电厂一期工程采用的为这种引潮方式。2. 拍门自动进潮在水库的入口安装若干个拍门，涨潮时潮位高于库内水位时，拍门自动打开进潮，落潮时库外潮位低于库内水位时，拍门自动关闭。这种蓄水库的可用调节库容大，库内的泥沙淤积总量仅为用水量所挟带的泥沙。辽宁华能丹东电厂扩建工程拟采用这种引潮方式。原青岛电厂老厂也采用这种引潮方式。江苏田湾核电厂的安全厂用水就是采用这种引潮方式。3. 闸门引潮在水库入口处修建若干孔进
13、水闸，涨潮时开闸进水，达到高平潮时关闸蓄水。这种引潮蓄水方式可用调节库容同拍门引潮方式，但闸门的启闭均需人工操作，运行维护较为繁杂。目前国内尚无这种引潮方式作为电厂引水的先例，江苏第二核电厂拟采用这种引潮方式。5.3 取水口防波浪5.3.1 波浪对水泵运行的影响滨海电厂岸边水泵房的水泵运行一般都受到潮位变化、波浪波动的影响。由于潮位变化的周期较长，对水泵运行无太大的不利影响。波浪的周期较短，一般仅为几秒钟，对水泵的影响较大。波浪传递到泵房前，由于受到泵房迎水面构筑物的阻挡，一部分被破碎消能，其余波能传递到泵房内，引起泵房内水面强烈波动。波动的周期和幅度取决于外来波和传入到泵房吸水井内全波能的特
14、性。这种泵房吸水井内水面强烈波动对水泵的安全运行带来不利影响如下：1. 导致水泵静扬程瞬变泵房吸水井内水面在波能作用下作短周期瞬变，使水泵的静扬程也随之瞬变。当泵组的机械惯性能够阻尼这种瞬变时，泵组的运行受影响不大。当泵组的机械惯性阻尼不了这种瞬变时，泵组的运行也随之瞬变，导致水泵的运行工况发生瞬变，泵组出现非正常运行工况。泵组的机械和传动系统荷载瞬变，材料易受到疲劳破坏；电动机的电流和功率随之瞬变，运行不稳定，甚至可能造成过载。2. 激化水泵汽蚀泵房吸水井内水面瞬变幅度较大时，可能造成吸水井内水位过低，导致叶轮的淹没深度不够、汽蚀余量不足，造成叶轮汽蚀。由于吸水井内水位低，可能形成吸水漏斗和
15、漩涡，空气被吸入水泵，一方面导致水泵吸水效率降低，同时还会因空气泡被吸入而激化水泵叶轮的汽蚀，导致水泵被迫停运。3. 导致振动和噪声泵组的运行工况点瞬变，泵的汽蚀等现象都是激振源，若泵组和泵房结构的固有频率为某个激振源的激振频率相偶合时，将会产生共振，严重影响泵组和泵房建筑物的安全。由于波浪对泵房和泵组可能产生的不利影响，必须对泵房吸水井内的全波能加以有效的控制，以保证泵房和泵组的安全运行。国内外对此问题研究的还不够成熟，各国的限制标准也不完全相同，大多数国家要求泵房前沿因波浪引起的水位瞬变幅度不大于0.5m，泵房吸水井内水位瞬变幅度不大于0.3m。我国电力行业标准火力发电厂水工设计规范（DL
16、/T5339-2006）6.1.3条规定：“进水前池波浪波动幅度一般不宜超过0.3m”。一般情况下海中的波浪波高均超过0.3m，需采取消波措施。5.3.2 波浪对码头和港池的影响波浪所形成的码头前沿水位瞬变和波浪力，一方面影响船只的靠舶作业和船体的稳定；另一方面会对码头、护岸等水工建筑物造成危害。5.3.3 防波堤1. 防波堤的功能防波浪、防泥沙、防流冰、挡热水回流、防漂浮物和油污防波堤的主要功能是防波浪的侵袭，维护取水口或港池内的水域水面平稳，满足取水泵对吸水井内水位瞬变幅度的要求，保证船舶在港内安全停泊和安全作业。防波堤还可以阻挡或减轻泥沙进入取水口和港池，减轻取水口和港池，以及航道内的泥
17、沙淤积。防波堤还可以防止海上漂浮物、油污和流冰大量涌入进水口和港池内。防波堤还能起挡热墙的作用，防止和减少电厂的温排水回流到取水口。2. 防波堤的形式1) 按平面布置分类 突堤堤的一端与岸相连，另一端伸向海中。按突堤的数量又分为：单突堤、双突堤。 岛堤堤在海中修建，两端均不与岸相连。图5.3-1 防波堤的平面布置形式建筑在沙质海岸的防波堤，既要防浪，又兼有防沙的作用。遇此情况时，在设计之前，事先应对拟建港区的沿岸漂沙的主要来源方向、漂沙强度、泥沙移动临界深度和沿水深的强度分布以及漂沙的去向等进行详细的调查和研究。港口防波（沙）堤的布置，需根据海岸泥沙不同特点采用不同的形式。 对一个方向有较强泥
18、沙流的沙质海岸港口，可采用单突堤的形式，但单突堤不宜建在淤泥质海岸，因为它阻拦细颗粒悬移质的能力较差，悬沙大部分被潮流带进港内落淤。单突堤的布置应首先选择湾口或岸线突出的海岬端部；堤头部分的方向宜与潮流方向一致，且挡住常浪向，内侧可建码头；突堤应延伸至天然水深处，以不挖泥、不破坏天然状况为原则，考虑既防淤又防浪，使用方便以及经济效果等因素。 对存在两个方向的较强沿岸漂流的沙质海岸和淤泥质海岸港口，宜采用环抱式的外堤布置形式。对淤泥质海岸港口，由于其淤积强度与水体含沙量和水域面积等主要参数成比例，故当两突堤所围水域面积能满足使用要求时，宜减少所围水域，尤其应减少所围淤积浅滩的面积，然后两堤可成大
19、致平行的布置形式伸至较深水中。同时，在进行港口建筑物布置时，其平面轮廓应使涨、落潮流顺畅，避免产生涡流等不良的现象。 在泻湖或挖入式港的口门，为了维护航道，必要时可建造两条收敛式或平行导堤。导堤的作用，一是束流攻沙，二是防止沿岸输沙落淤航道。导流堤应延伸至常见波浪破碎带以外。 在沙质海岸建设与岸平行的岛式堤时，当地应无较强的泥沙流，并结合自然条件考虑足够的离岸距离。在淤泥质海岸上建造岛式堤，必须在堤与岸之间有较强的海流通过。否则泥沙很容易在堤后（指背风浪面）落淤。建造岛式堤时，如无足够的离岸距离，则由于堤使波浪发生绕射，浪向发生变化，外海波浪向岛式堤背后绕射，岛后波高减小，波影区由于沿岸漂沙容
20、量的显著降低，使泥沙发生淤积而最终形成连岛沙坝或沙洲。在以波浪作用为主的沙质海岸，建造岛式堤，尤如天然海岸处的岛屿或礁石常起着护岸作用，在条件成熟的地方，可形成连岛沙坝。2) 按结构特点分类 斜波堤特点：断面为梯形，坡面角（为水平线夹角）一般小于45，堤身材料为块石或混凝土块体。一般常见的多为在块石或石碴填筑的堤心外面护以各种抗浪能力强，消波效果好的人工混凝土块体例如扭工字、扭王字、四角空心方块以及栅栏板等。优点： 堤身对波浪反射弱，附近海面较平稳，港池口门处不会形成大的激浪； 对地基的不均匀沉降不敏感，对地基承载力要求不高，可适用于较软地基； 施工简单，无需大型吊装设备； 如有损坏易于维修。
21、缺点： 材料用量大，材料用量大致与水深的平方成正比； 需经常维修； 堤内侧为斜坡，不能直接用作靠舶和装卸作业。适用性应用广泛，多用于水深小于10m，当地有大量石料，软基。 直立堤特点：断面两侧均为直立墙，底部采用抛石基床或直接座落在基岩上。水下采用混凝土方块或混凝土沉箱，上部多采用现浇混凝土（平台和防浪墙部分）。优点： 水深大时用材少； 堤内侧可兼做码头； 不需要经常维修。缺点： 波浪遇直立墙几乎全部反射，堤附近波高增大； 当堤前水深小于破波水深时，波浪发生破碎，对堤身产生较大的动水压力，需加大堤身宽度，增加造价。 重力式结构对地基变形敏感，当地基为软基时需加固； 一旦破坏，修复困难。适用性适
22、用于水深大，地基条件好的海岸。 混合式特点：又称高基床直立堤。基床为斜坡堤，上部为直立堤。当水深较大时采用斜坡堤不经济，地基较软，采用直立堤地基承载力又不够，采用混合式两种优势可兼得。多用于水深大，地基承载力有限的情况。图5.3-2 防波堤的结构形式 特种类型的防波堤理论和实验研究表明，波浪的能量大部分集中在水体的表层，在表层2倍与4倍波高的水层厚度内分别集中了90%和98%的波能。国内外很早就开始探求适应波能这一分布特点的防波堤型式。下面介绍在个别地方用过的几种型式。a) 透空式防波堤 它由不同结构型式的支墩和在支墩之间没入水中一定深度（深入低水位以下22.5倍波高）的挡浪结构组成，利用挡浪
23、结构挡住波能传播、来达到减小港内波浪的目的。支墩可采用重力式、桩式或管柱式结构。挡浪结构可采用箱式、挡板式或带消能栅的挡板式等型式。如图5.3-3。图5.3-3 透空式防波堤a) 箱式；b) 挡板式；c) 带消能栅的挡板式1-波浪方向，2-支墩透空式防波堤在材料使用上和经济上是合理的，但它不能阻止泥沙入港，也不能减小水流对港内水域的干扰。它一般适用于水深较大而波浪不大又无防沙要求的情况，这只有水库港和湖泊港才符合此条件。b) 浮式防波堤 它由有一定吃水深度的浮涵或浮排和锚系组成，浮涵或浮排用锚链锚碇，漂浮在水面上。它是利用阻止波浪传播使波浪破碎和浮涵或浮排的上下浮动和前后摆动干扰波浪的水质点运
24、动来达到消减波能的目的。我国很早就采用过用木材编成的浮筏来阻止洪水波浪对河堤的冲击。世界各国很早就对浮式防波堤进行了研究，并在上世纪中期已开始应用，虽防波效果不错，但由于锚系问题，都在不长的时间内毁于大风浪，到目前为止，还没有成功的实例。浮式防波堤的优点：修建不受地基和水深的影响；修建迅速，拆迁容易。其缺点是，锚系设备复杂，可靠性差，在波浪作用一段时间后容易走锚，有时锚链被拉断，浮涵（浮排）相互易碰撞容易损坏，这些都可能导致整个防波堤的崩溃。由于上述原因，浮式防波堤没有得到广泛应用，目前，仅用于局部水域的短期防护。c) 喷气式防波堤 它主要是沿海底敷设的带孔管子，管内通压缩空气，气从管孔喷出气
25、泡，气泡上升带动水体垂直向上流动，此水流到达水面后变成水平流动，实验表明，这种表面水流会使波长变短，波陡增大，直至波浪破碎，消耗波能，从而使进入港内的波浪减小。d) 喷水式防波堤 它与喷气式基本类似，所不同的是，向管内供高压水，从管口喷射水流，破坏波浪水质点的运行，造成波浪破碎，使进入港内的波浪减小。喷气式和喷水式防波堤的试验研究表明，对于波坦小于15的陡波，消浪效果比较明显，但对于较大的波浪，消浪效果则不很理想。这类防波堤在应用上受到一定限制，因为它们只能使波浪得到一定程度的减弱，而动力消耗很大，运转费用很高。3. 防波堤的布置1) 轴线布置 当取水口与港池相结合时，防波堤的布置应从港池和取
26、水口的总体布局出发，充分分析当地的风、浪、水流、泥沙、地质、地形、冰凌等自然条件并应考虑建筑物对海岸的影响和航行条件，以及对环境的影响因素确定。 设计防波堤时，应对沿岸流及泥沙运动的强度进行详细分析，在沿岸纵向泥沙运动强盛的海岸布置防波堤时，应注意建筑物对海岸泥沙运行的影响，并应采取必要的工程措施。避免堤后水域发生严重淤积或冲刷，堤的上游侧应有适当的备淤容量；堤的下游侧海岸，应有防冲刷措施。必要时，可考虑设置人工补砂设施。重要工程应通过模拟试验验证。 防波堤的轴线布置，应首先考虑掩护全年内出现频率最多的有害风浪向（常浪向）和虽然频率不大但风浪最强的方向（强浪向）；口门的方向在满足船舶进出港要求
27、的情况下，避免面向常、强浪向，使入射波尽量减少。同时也应注意在有较强潮流的情况下，避免在口门附近水域产生较强的回流。 防波堤的轴线位置，宜选在地质条件好、水深较浅的地方，有条件时可利用礁石、岬角、沙洲、浅滩及岛屿。防波堤的接岸点宜利用湾口岬角或海岸的突出部位。布置防波堤应使港工建筑物建设费用和维护费用降到最低。如果在防波堤预定轴线附近的地基从软基急剧改变为硬基，应考虑移动轴线以节省造价。另外，在破碎波地区，沉箱安装和方块吊装一般都是困难的，所以，可采取使堤纵轴线尽量避免与来波向相垂直，以减少施工困难区域的长度。如果在不影响设计要求的范围内，不宜设在自然条件和施工条件差的地点。当在水深超过20m
28、的水域中布置防护建筑物时，对在深水中建堤可能出现的问题应足够重视，充分研究浪、流、地基等自然条件和施工条件。尤其在浅水区海底坡度变陡的地方，设计防波堤必须慎重行事。2) 轴线线形防波堤轴线的线形，宜采用直线、向海方向的平顺凸曲线或折线。当必须布置成向海方向的凹曲线或折线时，应作必要的论证，并宜减小转折角度。采用直线、外凸的圆弧或折线，少采用内凹的折线形或曲线形弯曲，主要考虑避免反射波、顺堤波与来波迭加形成激浪而影响口门、航道、锚地的水域平稳，避免波能集中，加大堤体承受的波浪力。同时，曲线形弯曲给施工定线也带来一定的不便，若堤身结构采用直立式还会增加异型构件，给预制和安装造成困难。防波堤纵轴线拐
29、折时，可以用圆弧或折线形式连接两直线堤段。当用圆弧连接时，应采用较大的曲率半径，需视拐角大小、曲线长度及建筑结构特性而定。防波堤纵轴线向外海凹折时，形成了凹入的拐角堤段，因而来自防波堤两侧的反射波在该处集中，导致波高显著增大。（见图5.3-4和图5.3-5）试验研究表明，当防波堤两相邻段轴线港外夹角为120和波浪入射角为60时，凹角中心处波高可达到3.0H。越小波高增大越多。当夹角两侧的堤有足够长度时，凹角中心处的波高Hs与入射波高H之比可按下式计算： （5.3-1）式中 夹角（rad）。如果轴线必须向外拐折时，例如主堤段外端接一辅助翼段（图5.3-4中虚线所示），用以保护船舶进出口门时免受横
30、浪的作用（如日本的八户港），则两段堤轴线的外夹角不宜小于150，并且最好用圆弧连接，以防止在凹角处波能过分集中。凹角段堤的结构应适当加强。通常沿防波堤（特别是突堤）纵轴线各处的水深是不同的，从而波高也不同，地质情况也可能有差异，故在设计时应将防波堤沿纵轴线方向分成若干设计段，各分段采用不同的断面尺度甚至不同的结构型式。在近岸带流速较强的地区布置防波堤时，其位置及线型宜减少对水流的影响，避免在口门处形成强流或旋涡。3) 口门布置 防波堤和口门布置应使港内有足够的水域、良好的掩护条件、减少泥沙淤积及有利于减轻冰凌的影响，并应减少防波堤的长度。必要时应通过模拟试验验证。 口门宜设在天然水深较深的位置
31、，口门方向应与进港航道相协调，航道中心线与强浪向之间的夹角宜为3035。确定口门方向时，应使强浪进港的主轴线不直射码头的主要部位或反射性较强的直立式岸壁。口门平面布置的形式，可根据当地自然条件和航行特点采用正向口门或侧向口门（图5.3-1）。对底质为粉细砂的海域，口门的位置应设在强浪破碎区以外的海域；对底质为淤泥的海域，口门的位置宜设在高浓度含沙区以外。口门对便利船舶出入以及不使波浪和泥沙侵入港内有重要意义。一方面口门尽可能地敞开于风区长度最小的方向，或设在背风侧。这样可减少从口门传入的波浪，有利于港内泊稳；但另一方面由于风浪向与航道轴线正交，使船舶受到横向风浪的影响，不利于船舶安全进出港。从
32、安全航行出发，风浪、流向与航道轴线夹角愈小愈好，但尾随作用力会航行在航道上的空载船舶操纵产生一定的影响，且口门方向取与常、强风浪向一致时，对港内泊稳影响较大。所以两者之间是互相矛盾的，处理好此矛盾的基本原则是兼顾两者的要求，使两者间能达到使用要求。根据建港地点的水文、气象、地形条件，以及综合考虑港池、航道、锚地等相互关系，港口口门可布置成正向或侧向：a) 正向口门适用于在当地风力不大，常风向与岸平行或与岸成不大的角度，且风向可能相反的地方布置成两条合抱式突堤的情况。影响口门的风浪出现频率较低，与航道相垂直方向的风频率虽然较大，但因风力不大，故尚不影响船舶进出口门。另外，采用挖入式港池或内港和外
33、港相结合的形式时亦可布置为正向口门。b) 侧向口门系在正向口门不能满足港内泊稳和地形限制的场所，将口门位置和堤头形式适当调整而成，使之达到满足港内泊稳和港外航道安全航行。4) 防波堤的堤头和堤根沿突堤纵轴线一般区分为三段（图5.3-5）：堤头段、堤身段和堤根段。岛堤只有堤头段和堤身段。 堤头是防波堤最外的一段，所处地点的水深大波浪也大，受三个方向的波浪作用，此处水流流速也大；因此它受力复杂，堤前水底易被冲刷。另外，两个堤的堤头之间形成港口口门，是船舶进出港的必经之地，堤头的断面形式对此处的波浪形态有很大影响，这关系到船舶进出港的安全问题。堤头的断面形式有斜坡式和直立式两种，它们各有优缺点。斜坡
34、式堤头，波浪反射轻，大部分波能消失在斜坡上，口门附近水面比较平静，船舶进出港安全。波浪在斜坡上破碎，产生一股强大爬坡水流，如果在其跟前行船，船舶有被推上斜坡的危险，造成船碰堤头事故，为此，堤头应距航道有一定的安全距离。由于上述情况和斜坡本身有一水平投影长度，致使口门水面宽度增大，这对港内水域的掩护不利。由直立式堤头所形成的口门，口门水面宽度较窄，有利于对港内的掩护；其缺点是波浪反射严重，在口门附近容易产生激浪，船舶进出口门操纵困难。选择堤头断面型式时，除考虑上述两种型式的优缺点外，还应考虑堤身的结构型式，它是由当地的地质、水文、施工和建材的条件决定的，选择堤头结构型式时同样也要考虑这些条件，从
35、这一点看，堤头的结构型式一般应与堤身相同；另外，堤头与堤身采用相同的结构型式，施工也方便。但是，考虑使用要求，有时堤头也可以采用与堤身不同的结构型式，这种情况多是斜坡式堤身而采用直立式堤头，一般不存在直立式堤身斜坡式堤头情况。例如，我国大连渔港的防波堤（见图5.3-6），堤身为斜坡式，而堤头为直立式（沉箱）。在这种情况下，应注意堤头段与堤身的衔接（图5.3-7）。此处堤的外形轮廓发生突变，波浪形态复杂，为此，一般是采取将直立堤头段伸入斜坡式堤身内一段长度，并且应将此处斜坡堤身的坡度适当放缓或采用较大的护面块体。 堤根是突堤与岸的连接部分，一般处于浅水区。由于此处水深浅，堤根段多采用斜坡式：如果
36、为岩石海岸，堤根处水深较大，且堤身为直立式，也可采用直立式堤根。由于突堤的纵轴线一般与岸线交角较大，接近于正交，在此处沿岸水流和外海传来的波浪发生严重变态。对于砂质或泥质海岸，由于岸滩坡度较缓，波浪到达此处以前已破碎，故堤根处波浪不大；另外，沿岸流在此处发生漩涡，泥砂容易落淤；因此，堤坡护面不需特殊加固，甚至还可采用重量较小的护面块体。对于岩石海岸，由于海底坡度较陡，波高近岸时增高，波能增加；另外，波浪遇堤和岸反射，两个反射波在此重迭并与行进波叠加，此处波能集中，因此，在此处应堆放护面块体较大的人工岸坡，以消减波能。5) 堤顶标高防波堤多采用斜坡堤或斜坡堤加胸墙，按防波堤设计与施工规范（JTJ
37、298-98）的规定，斜坡堤的堤顶标高应符合下列规定： 对允许少量越浪的斜坡堤，堤顶标高宜定在设计高水位以上不小于0.60.7倍设计波高值处； 对基本不越浪的斜坡堤，宜定在设计高水位以上不小于1.0倍设计波高值处； 对设有胸墙的斜坡堤，胸墙的顶标高宜定在设计高水位以上1.01.25倍设计波高值处。设计高水位的采用： 对于港口工程，设计高水位采用高潮累积频率10%的潮位，简称高潮10%； 对于岸边水泵房，当泵房属火电厂取水泵房时，设计高水位采用高潮累积频率1%的潮位，简称高潮1%，此标准也适用于核电厂的常规岛冷却水泵房；当核电厂的岸边水泵房承担有核岛安全冷却水供水任务时，岸边水泵房防波堤的堤顶标
38、高设计高水位宜结合泵房的零米高程、取水泵对波浪变幅的要求确定。设计波高的重现期一般工程采用50年一遇，核电工程的常规岛冷却水泵房也采用50年一遇。波高累积频率对斜坡堤护面为13%，斜坡堤胸墙和直立堤为1%。5.3.4 取水泵房的自身消波措施为保证循环水泵平稳地运动，水泵集水井的波浪变幅不能太大，一般认为允许变幅在0.3m左右。与港池结合的取水建筑物的防波设计可与港池一并考虑。但取水建筑物的水面稳定性要比船舶为高，常要增加附加防波措施。1. 无消浪设施时泵房自身固有消波计算泵房自身固有消波计算采用日本土木设计便览中推荐公式进行计算。计算简图见图5.3-8。计算公式 （5.3-2）式中 （5.3-
39、3）2Zm 泵房内水面波动值 （m）H 泵房前沿入射波高 （m）L 泵房前沿入射波长 （m）T 泵房前沿入射波周期 （m）hO 泵房前沿进水前池水深 （m）ZO 进水前池底至进水口中心距离 （m）f 进水口过水面积（对应一台水泵间隔进水口过水面积）（m）VO 进水口平均流速 （m/s）l 进水口长度 （m）F 泵房内一台水泵间隔自由水面面积 （m2）C 阻力系数（包括进水入口、出口、沿程之和）阻力系数C由下式计算： （5.3-4）式中 局部阻力系数之和 沿程阻力系数g 重力加速度（9.81m/s2）l 进水口长度（m）D 进水出、入口直径或当量直径（m） 摩擦系数，对于钢管=0.020.03；
40、对于钢筋混凝土管（沟），R水力半径（m），n粗造系数，n=0.014。cosh 双曲余弦函数。2. 泵房前潜孔消波计算计算简图见图5.3-9。图5.3-9 泵房前潜孔消波计算简图计算公式：采用第（5.3-2）、（5.3-3）、（5.3-4）式计算。式中参数意义：2Zm 潜孔后至水泵房前沿内水面波动值 （m）H 潜孔前沿入射波高 （m）L 潜孔前沿入射波长 （m）T 潜孔前沿入射波周期 （m）hO 潜孔前沿进水前池水深 （m）ZO 进水前池底至潜孔中心距离 （m）f 潜孔总过水断面（f=f1+f2+fn） （m）VO 潜孔内平均流速 （m/s）l 潜孔长度 （m）F 潜孔后至泵房前沿自由水面面积
41、 （m2）式中其它参数意义同式（5.3-2）。3. 泵房短沟（管）消波计算计算简图见图5.3-10。计算公式及公式中参数意义与第5.3-1相同。4. 透空壁消波简介传统的直堤结构型式主要起挡浪作用，将波浪全部反射或将波浪部分反射部分破碎，因而需要很大的自重才能保持建筑物的安全与稳定。近二十年来国外提出了透空式消浪结构，在这方面的研究以日本为最多。由于透空式结构的消浪机制比较复杂，迄今其尺度选择，消波效果与波浪力的计算，除理论分析外，主要依赖于模型试验研究。透空壁消波原理：1) 由于反射波的不规则性和与入射波的相位差，使入射波与反射波相互干扰而减小水面振荡。2) 使入射波透过透空壁进入消浪室消能
42、而达到消波的作用。透空消浪结构大致分为以下三种型式：第一种型式为直墙式透空消浪结构见图5.3-11。这种型式多用于波浪周期较小的地区和港内为了减小波浪反射的场合。这种透空墙开孔率的确定：当开孔深度达水底部时，宜取0.150.25，平均可取0.2，当开孔深度较浅时，宜取较大的值，当开孔深度达水深的一半时，取0.30.4为宜。消浪室的宽度B（m）（包括透空墙厚度），当B/L=0.150.2时，有最佳的消浪效果（L为计算波浪的波长）。消浪室上部不设顶板或上部空间有足够高度时的消浪效果较好。图5.3-11 直墙式透空消浪室简图第二种为基本型曲面消浪结构如图5.3-12所示，它一般适用于水深较浅处。第三
43、种为复合型曲面消浪结构如图5.3-13所示，它一般适用于水深较深处。上述两种型式透空墙最佳开孔率为0.150.25，考虑到海生物的附生而减小开孔率，一般宜取为0.25。透空墙曲率半径宜取R0.1L（L设计波浪波长m）。曲面顶高程可取为平均高潮以上0.3R。但曲率半径R值一般宜控制为R10m。图5.3-12 基本型曲面式透空消浪室简图图5.3-13 复合型曲面式透空消浪室简图5.4 防沙堤当海岸的泥沙流较强，不能利用沿海岸或海湾的自然条件避免或减弱泥沙对取水口的淤积影响时，应考虑建防沙堤。5.4.1 防沙堤的平面布置1. 防沙堤的布置应通过对当地河口和海岸的地貌特征、泥沙来源、动力条件、运移方式
44、及方向、输沙量以及冲淤演变等资料进行分析、研究，并根据工程要求提出防沙、导流堤的布置方案。防沙堤的布置应使被保护的取水口、引水明渠、进港航道和港内水域不致因海岸带及河流出口的来沙，在波浪、海流等动力因素作用下产生严重的淤积、冲刷。其布置和型式应经技术经济论证后确定。必要时应通过数学模拟或物理模型试验验证。2. 当取水口与港池合建，引水明渠与进港航道合建时，防沙堤的布置除应满足防沙要求外，还应满足船只的航行安全和便于船舶操纵。3. 防沙、导流堤的布置应有利于泥沙导入深海或港外浅滩；有利于折射和绕射的波浪将泥沙推向航道外；避免在口门和航道外造成涡流。当采用双堤布置时，其口门不应朝向漂沙的来向。4.
45、 当防沙、导流堤不仅具有防沙、导流功能，而同时对其有防浪掩护要求时，其布置应结合防波堤的设计原则综合考虑。5. 防沙、导流堤平面布置的主要形式（图5.4-1），应按下列原则选择。图5.4-1 防沙、导流堤平面布置的主要形式1) 单突堤当沿岸泥沙运动和波浪、海流等动力条件以一个方向为主，另一方向较弱时，可考虑设单突堤以拦截主要方向的来沙。堤的根部可大致与岸垂直，伸出一定距离后再向内拐折。堤的长度也应尽量伸至常见较大波浪的破碎带以外（图5.4-1a）。2) 双突堤适用于淤泥质海岸和两个方向均有较强泥沙流的沙质海岸的取水口。对于沙质海岸的双突堤，宜布置成环抱形，堤轴线渐向内拐折，两堤的堤头段不宜在一条直线上，主要泥沙流来向一侧的堤头段宜稍向外挑。对于淤泥质海岸，当两道突堤圈围足够的水域以后可缩窄两堤间的宽度，以大致平行的布置形式将堤延伸至较深水中，在淤泥质海岸或沙质海岸，堤的长度应尽量伸至常见较大波浪的破碎带以外。 当沿岸泥沙运行和波浪、海流等动力条件在航道两侧有一定差异时，宜采用长短堤布置形式，较长的堤布置在来沙较强的一侧（图5.4-1b）。