桩式离岸堤保滩促淤工程消浪效果试验研究(1).doc

桩式离岸堤保滩促淤工程消浪效果试验研究(1)    摘要:在上海奉贤南门港保滩促淤工程中,采用了一种新型结构型式--桩式离岸堤,并通过物理模型试验进行了桩式离岸堤消浪效果研究。针对离岸堤通常建于近岸浅水区破波带的特点,重点研究水深、堤高以及堤身结构对波浪衰减的影响,同时对桩式离岸堤堤后水域的波浪底流速进行了分析探讨。研究结果表明,桩式离岸堤不仅具有良好的消浪效果,而且可在较大范围内改变波态,即由引起水体剧烈紊动的破波转变为浅水推进波,从而有效地改善海滩上的动力条件,保护海滩免受侵蚀,是一种具有广泛应用前景的新型保滩促淤结构。关键词:桩式离岸堤保滩促淤工程浅水波浪消浪波浪是造成海滩侵蚀的主要动力因素之一,在开敞式海岸地区尤为明显。在近岸潮间带,由于波浪和潮流的共同作用,尤其是在近岸破碎波浪掀沙和潮流输沙情况下,大部分被侵蚀泥沙向外海扩散运移,造成海滩前缘的不断淘刷后退,进而威胁海堤安全。因此,必须采取工程措施对海滩加以保护。海滩防护工程的关键是消浪,同时还应阻止潮流输沙。对于正向波浪作用为主的海滩,通常使用离岸堤消减波浪。传统的离岸堤大多采取斜坡式抛石方案,堤身不透水,消浪效果较佳。然而,这种消浪结构的主要缺点在于堤身护面块石的重量需达数百公斤,一般施工条件下难以达到,较小的护面块石又易被波浪打坏,如果采用异形块体加固,则造价较高。有鉴于此,一种新型的保滩促淤离岸堤结构——透空桩式离岸堤已经开始受到人们的重视,这种结构的主体为预应力高强钢筋混凝土管桩,将其间隔排列即构成离岸堤,可用于消减近岸区浅水波浪的波高,改变波态,以达到保护海滩的目的。目前已在上海、南汇东滩二期围垦促淤工程、奉贤南港及青年河、宝山横沙保滩工程和江苏滨海六合庄、响水保滩工程等多处应用,取得了令人满意的效果。关于透空桩式堤,国外学者曾经做过一些试验研究和理论探讨,取得了一定的成果。但这些研究主要局限于水深较大和非淹没状态的防波堤,其成果难以推广到近岸浅水区的保滩促淤工程中。通常,离岸堤都是修建在近岸破波带内,而且由于经济上的原因,堤顶高程一般较低,允许越浪,经常处于淹没状态。因此,开展相关课题研究非常必要。本文结合上海市奉贤南门港段的保滩工程,研究透空桩式离岸堤的消浪效果,重点研究近岸浅区的水深、堤高以及桩式离岸堤结构对波浪衰减的影响,同时就桩式离岸堤堤后波浪底流速进行分析探讨。,采用桩式离岸堤方案作为保滩试验工程,以取代传统的斜坡式抛石离岸堤。离岸堤堤轴线距主海堤约50m,堤身由圆形管桩间隔排列构成,以减少作用于桩体的波浪压力。堤线处滩面高程为zb=(吴淞零点,下同),堤顶高程z0=,桩的自由端长h=。为了保护离岸堤附近滩面免受因波浪破碎而造成的冲刷,在其前后各布设一段平抛块石护底,,,设计高潮位为z=,设计波高h0=,设计波周期t=。考虑到离岸堤处的滩面高程为zt=,设计高潮位时的水深为d=,此时的设计波高h0=,已为极限波高。奉贤南门港段在修建透空桩式离岸堤之前,海堤部分堤脚已因滩地淘刷而被淘空,修建桩式离岸堤保滩工程一年后,,起到了明显的消浪保滩效果。1    模型试验按重力相似准则设计模