防波堤波浪越顶对港内波高的影响

闫飞飞

摘要：防波堤具有较多的种类，能够有效防范海浪对海域所带来的侵袭，有效维持港内水域的平稳性，确保船舶停靠的平稳性，保证正常的装卸及旅客上下需要。同时防波堤能有效减少港内淤积的发生，避免大量流冰进入港内，部分防波堤还能够兼作码头使用。近年来，港口工程建设技术取得了较快发展，随着新技术、新结构及新工艺应用于防波堤工程，需对防波堤结构进行优化设计，确保更好的保护港口作业的安全性。基于此，本文主要对防波堤波浪越顶对港内波高的影响进行分析探讨。

关键词：防波堤；波浪越顶；港内波高；影响

前言

防波堤作为重要的港域掩护建筑物，能够有效的防御外海波浪对所掩护海域的侵袭。因此防波堤在港口工程中具有非常重要的地位。但由于防波堤结构形式具有多样化的特点，而且长期处于恶劣的环境下，造价较高，因此需要寻求合理、可靠的防波堤结构型式，在确保防波堤具有良好使用功能的基础上，有效的降低防波堤工程的造价。对于没有特别要求的防波堤，其顶高程控制标准相对较低，通常根据设计高水位及相应设计波高确定。然而，一些地区的极端高水位与设计高水位相差较大，按设计高水位设计的防波堤堤顶高程有时甚至低于极端高水位而成为潜堤，波浪作用下堤后有较大的越浪和次生波，可能影响到港内码头和护岸。

1、试验概况

多年来，国内外对于潜堤或超高较小的出水堤堤后波高研究相对较多。文献进行了堤后波浪传播试验，分别提出了考虑不同因素的堤后次生波高的计算公式；结合众多试验结果对抛石潜堤的波浪透射系数进行归纳，并给出透射系数与相对超高的经验关系。这些研究成果考虑的影响因素已比较全面，但大多通过断面试验获得，即使是整体试验也只是针对堤后局部范围的透射波高，因此，当堤顶高程较低时堤后波高通常较大。事实上，在实际工程中，由于港池及防波堤布置、水工结构物位置、波浪方向等因素的不同，越过潜堤的透射波浪对港内波高影响也不尽相同，有时远小于公式计算和断面试验的结果。本文通过某一具体工程实例，在不考虑口门入射波浪影响情况下，对防波堤的堤后透射波高分别进行断面及整体物理模型试验，为类似的工程设计提供依据。

1.1防波堤布置及断面结构

两条防波堤平行布置在港池两侧，港内及航道底高程-15.0m，口门防波堤间距1800m，长度2400m，工程平面布置见图1。防波堤采用半圆体结构，顶高程5.5m，见图2。

在实际工程中，由于港池布置及波浪方向不同，港域防波堤通常不会同时都发生波浪越顶，本试验提高北防波堤（WV段）顶高程，使波浪不能越顶，研究口门防波堤（VU段）波浪局部越顶对港内波高的影响。100a一遇高水位（6.19m），NE向波浪作用下，港内透射比波高分布，100a一遇高水位，NE向（与防波堤交角45°）波浪作用下，局部防波堤波浪越顶对港内波高的影响明显小于全部防波堤波浪越顶情况。较大的堤后波高主要发生在防波堤局部越浪段，由于港域面积较大，透射波浪在港内扩散较快，至码头和护岸前，透射比波高已降到0.1。

3、结语

1）当静水位高于堤顶（100a一遇高水位）时，断面试验的堤后透射比波高较大，而整体试验的斜向浪作用下，堤后透射比波高随着距防波堤距离增大而逐渐消减。入射角45°时，堤后约1倍波长范围内透射比波高接近断面试验结果，6倍波长处约为断面试验结果的67%，至码头和护岸（距防波堤距离约2000m），已远小于断面试验结果；入射角22.5°时，港内透射波高比小于入射角45°时情况，6倍波长处透射比波高约为断面试验结果的50%。

2）当静水位低于堤顶（设计高水位）时，尽管断面试验时透射系数仍达到0.3左右，但斜向浪作用时，堤后透射波高消减比100a一遇水位时更快，港内大部分水域透射比波高小于0.1。

3）局部防波堤波浪越顶时港内波高明显小于全部防波堤波浪越顶情况，若港域面积较大，透射波浪在港内扩散较快。由此可见，当港内水工结构物距防波堤较远（大于6倍波长）时，采用断面试验或公式计算得到的堤后透射波高结果可能偏大，按规范[1]设计的防波堤堤顶高程虽然相对较低，但可能更为经济、合理。

参考文献：

[1]信书，徐伟，赵海涛，郝春玲.朱家尖月岙渔港透空式防波堤设计[J].水运工程，2012-01-25.

[2]王美茹.深水防波堤设计方法初探[J].港工技术，2010-06-15.