浙江省软土地基海塘的防浪特点研究

根据海塘塘前的波浪条件和台灾后海塘损坏程度,迎潮面的抗浪结构采用砼贴面护面板、埋石砼重力墙和异形块体等,塘顶为砼护面。当海塘越浪量在0.05m3 (m·s)以下时,背坡面采用干砌块石,大于此越浪量的海塘,背水面采用浆砌或灌砌保护。以上护面结构的稳定性经水槽模型验证及台灾的考验。     

海塘越浪量风险分析

根据现有规范公式计算的海塘越浪量存在一定程度的风险,它主要来自越浪量计算参数的不确定性。对影响海塘越浪量计算不确定性的3种主要因素进行了分析,在此基础上给出了用M on te C arlo方法进行海塘越浪量风险模拟的步骤。一个实例海塘的计算结果表明:按《浙江省海塘工程技术规定》(1999)公式计算的海塘越浪量存在很大的不确定性,海塘越浪量分布在0.044~0.069 m3/(s.m),大于最大允许海塘越浪量[0.05 m3/(s.m)]的概率为88.93%。因此,对重要海塘的越浪量进行物理模型试验验证是十分必要的。     

钱塘江古海塘水动力作用试验研究

通过古海塘原型资料调查得出古海塘现状以及存在的问题,结合历年水文资料的调研和现场水体运动形式的观测,获得荷载形式,通过波浪槽在模型比尺试验的基础上对钱塘江古海塘水动力作用进行室内模拟。试验结果验证了利用规则波模拟水动力荷载的可行性,并得出波浪对塘体的作用力受波高和波浪破碎情况的影响,波高相同时破碎点越接近海塘,破碎作用力越大;波高越大,波浪-塘体-土体相互作用越强,塘下土体中产生较大的瞬时孔隙水压力并产生孔压的累积;塘体前趾和后趾出现应力集中现象,周期1.5 s波高0.2 m时前趾压力增大后趾压力减小。     

浙江沿海超强台风风暴潮灾害的影响及其对策

对浙江省历史台风基本资料进行分析后发现,近年来台风严重影响浙江的趋势和登陆浙江的台风个数均有明显的增强和增加.浙江省沿海各测站的历史最高潮位均由台风暴潮引起,其中"9417"号、"9711"号两次台风与天文大潮遭遇引起的风暴潮次数占了绝大多数.受台风暴潮影响时,岸边观测到的潮位由天文潮和台风引起的增水两部分组成.采用潮波与风暴增水耦合的非线性效应模型研究了风暴潮.在验证"5612"号、"9417"号、"9711"号、"0414"号、"0509"号和"桑美"6场台风暴潮的基础上,模型以1949年以来我国大陆沿海最强的一次台风("5612"号台风)参数为基础,设计了台风在浙北(穿山)、浙中北(石浦)、浙中(椒江)、浙中南(坎门)和浙南(琵琶门)登陆的5条路径,以反映超强台风在浙江沿海不同地点登陆与天文高潮位"碰头"时可能造成的最高潮位,它可以基本代表超强台风登陆浙江沿海时的风暴潮位.根据两潮耦合模型计算得到的沿海高潮位与海塘塘顶高程进行比较,分析沿海海塘发生漫顶甚至溃堤的可能性.通过对海塘可能损毁机理的分析,根据不同登陆线路的超强台风在遭遇天文大潮高潮位时对浙江沿海可能造成的威胁程度进行淹没风险分析.在上述计算分析的基础上,结合浙江沿海的实际情况,提出相应的防御超强台风风暴潮的工程和非工程措施.     

海塘滩涂管理信息分类编码与图式标准研究

归纳整理了涉及海塘滩涂管理的信息数据,界定了海塘滩涂管理信息的各种术语,规定了海塘滩涂管理信息的分类体系和编码,确定了海塘滩涂管理信息的GIS图式符号标准,制定了海塘滩涂管理信息的属性表,为海塘滩涂管理信息的采集、存储、共享和交换奠定了基础。     

象山皇城海滩稳定性分析与防护对策

以浙江岬湾砂质海岸象山皇城海滩为例,运用抛物线模型,分析得出皇城海滩的冲淤演化动态,并通过历史岸线形态对比探讨皇城海塘对其的影响,最终提出防止海岸侵蚀的对策。研究结果表明,皇城海滩北部有一定的侵蚀,其平面形态还未达到静态平衡,处于不稳定状态;皇城海滩北段海塘修建得过于靠海,致使海滩最重要的泥沙补给源——后滨沙丘被阻断,甚至消失,同时大潮水位可直接淹没海塘堤脚,加上海塘前为近破波,滩面水流和泥沙运动剧烈,最终导致堤前滩面的冲刷。基于此,防止海岸侵蚀的最佳对策是在拆除、重建海滩北部部分海塘后再进行适当的海滩养护。通过对皇城海滩的稳定性研究,了解海塘建设的影响,可为浙江岬湾海滩资源的合理开发、海岸防护工程建设提供一定的科学依据。     

3S技术在上海滩涂管理中的应用

针对海塘滩涂基础信息数据在信息管理系统建设中的重要性，详细介NT3S技术在海塘滩涂行业数据采集、处理、更新和分析中的应用，分别阐述了GPS、RS和GIS技术在海塘滩涂行业日常管理中发挥的重要作用。     

浦东开发区潮灾分析及预测

浦东开发区系长江三角洲冲积平原,地势平坦,地面高程一般在4.0m左右,海塘第一线长度为46.43km,其中护岸工程长30.29km,占总长的65％。护滩工程中,共建丁坝     

基于随机森林的复坡堤越浪量预测研究

针对复坡堤越浪量的计算问题,提出了采用随机森林算法预测越浪量的方法。首先,通过对欧洲CLASH数据集进行筛选,挑选出符合复坡堤越浪量预测的数据;其次,对数据做无量纲化处理,建立以随机森林为基础的复坡堤越浪量预测模型,并通过网格搜索(GridSearchCV)方法对模型进行调参以改善模型的性能;最后,利用决定系数R~2来评估模型的精度,并将随机森林模型与集成神经网络模型做了预测能力的对比,同时还给出了随机森林模型各个特征参数对预测精度的重要性。结果显示,随机森林模型的决定系数为92.7%,集成神经网络模型的决定系数为87.7%,表明随机森林模型对越浪量具有更强的学习和预测能力。通过对特征重要性的分析,墙顶高程对模型预测精度的影响最大,堤顶高程次之,堤脚宽度影响最小。     

东南沿海海堤现状调研报告（上海、浙江部分）

这部分是上海市和浙江省的海堤调研，包括新建保护上海市区的黄埔江防汛墙和钱塘江涌潮区的海塘与围垦海堤。介绍了当地海堤建设经验，分析了浙东９４１７号台风毁坏海堤的原因和存在问题，并推荐出较好结构型式的带平台复式斜坡堤和互花米草消浪的作用。建议今后必须进行三防（防浪、防冲、防渗）综合研究海堤的方向。     

福建沿海浪潮耦合漫堤风险评估:以台风天兔为例

漫堤是天文潮、风暴潮与海浪等物理要素作用于海堤后海水翻越海堤的物理过程。本文利用天文潮-风暴潮-台风浪耦合模式(ADCIRC+SWAN)、基于非结构三角形网格和高分辨率地理数据(海堤位置和高程、岸线和水深等)构建福建沿海精细化漫堤风险等级评估系统。该系统在近岸网格分辨率最高达50m,可精确刻画福建沿海复杂地形。利用模拟的水位与海浪参数,采用波浪爬高公式计算得到各海堤堤前波浪爬高。按照总水位与波浪爬高之和与海堤高程的对比,将漫堤风险分为五个等级。对2013年的超强台风天兔过程进行后报检验。结果显示,该系统计算的漫堤情况与灾后调查的漫堤实况基本一致,结果准确,说明本研究中采用的漫堤风险评估标准和方法是可行的。在此基础上,设计了4种不同的台风强度等级,对福建沿海206条海堤进行了漫堤风险等级评估,探究台风强度对漫堤风险的影响。结果表明:波浪爬高对漫堤风险的影响高于单纯的风暴潮增水;风暴潮增水随台风强度的增强增量较小,对于漫堤的风险影响较小;福建沿海波浪爬高普遍较高,随着台风强度的增强,波浪爬高会显著增加漫堤的风险等级,且应重视台风浪对海堤造成的冲击所导致的溃堤灾害。本研究可为沿海防灾减灾提供科学依据。     

孤立波低顶海堤越浪的数值模拟研究

灾害性波浪是中国沿海地区最具破坏性的自然灾害之一。采用开源程序OpenFOAM中interFoam求解器,对低顶海堤（在风暴潮和海平面上升情况下所面临的不利工况）的孤立波越浪特性开展数值模拟研究。通过孤立波冲击海堤的基准算例,验证模型在模拟波浪爬升和越浪过程中大变形波面以及剧烈波浪力方面的精度。基于验证的数值模型,对孤立波在低顶海堤上的越浪特征以及防浪墙高度对越浪的影响开展参数化研究。结果表明堤顶超高减小导致更为剧烈的越浪。针对尚无低顶海堤孤立波越浪量经验公式的问题,提出新的适用于堤顶超高小或为0的孤立波越浪量经验公式。此外,研究发现增加防浪墙高度可有效减少越浪,但防浪墙所受的波浪力也增大。综合考虑防浪墙减少越浪以及自身所受波浪力,针对文中研究采用的海堤截面和波浪条件,建议无量纲防浪墙高度取为1.00。     

Derivation of unified wave overtopping formulas for seawalls with smooth,impermeable surfaces based on selected CLASH datasets

A set of unified formulas for prediction of the mean rate of wave overtopping at coastal structures with smooth, impermeable surfaces have been derived through the analysis of the selected CLASH datasets. The mean wave overtopping rate is expressed as the function of the significant wave height at the structural toe and the relative freeboard. The formulas are applicable for both vertical walls and inclined seawalls with smooth transition between them. The formulas are simple but cover the full range of water depth from the shoreline to deep water. The effects of the toe depth and the seabed slope on wave overtopping rate are duly incorporated in the formulas. Prediction performance of the new formulas is better than the EurOtop formulas for both vertical walls and inclined seawalls.     

Field and laboratory measurements of mean overtopping discharges and spatial distributions at vertical seawalls

Within the CLASH project, wave overtopping at the vertical seawall at Samphire Hoe was measured by HR Wallingford (HRW), and compared laboratory tests in 2 & 3 dimensions carried out at the University of Edinburgh and HRW. At Samphire Hoe, overtopping volumes were captured in three volumetric tanks capable of measuring wave-by-wave and total overtopping volumes. The three tanks were placed progressively farther back from the seawall edge so that the spatial distribution of the overtopping discharges could be determined. The field measurement equipment was successfully deployed on three occasions, and measured overtopping discharges ranged from that barely considered to be hazardous to the public to over q = 3.0 l/s/m. The 2d testing at Edinburgh was modelled at a scale of 1:40, and the 3d model at HRW was modelled at 1:20. For both sets of laboratory tests, a range of conditions, representative of the storm wave conditions and water levels, was reproduced in addition to a set of parametric conditions. The storm conditions allowed a direct comparison between the field and laboratory measurements, and the parametric conditions were used to test the generic overtopping behaviour of the structure. For both sets of laboratory tests, mean overtopping discharges and the spatial distribution were measured separately. Analysis of the distribution data relates the proportion of the discharge that has landed as a function of (x / L_o); where x is the distance behind the crest, and L_o is the offshore wavelength. Analysis of the field, 2d & 3d laboratory data, and empirical prediction methods have not identified any scale effects for overtopping discharges at vertical and near-vertical seawalls.     

基于格子Boltzmann方法的斜坡堤越浪数值模拟研究

准确确定越浪量对于斜坡堤设计有重要意义。利用格子Boltzmann方法(LBM),并采用主动吸收式速度入口造波、出流边界消波、VOF方法追踪自由表面以及静态Smagorinsky模型模拟紊流运动,建立二维数值波浪水槽,对光滑斜坡堤上规则波与不规则波越浪进行数值模拟。模拟结果与试验值及其他数值模型结果比较表明,二维LBM数值波浪水槽具有模拟斜坡堤越浪的能力,但对于破碎较为剧烈的越浪过程模拟,该模型还存在一定的不足,未来可从提高自由表面模型精度等方面进一步改善其性能。     

斜向和多向不规则波在斜坡堤上的单波越浪量的实验研究

通过三维物理模型实验对斜坡堤上斜向和多向不规则波的单波越浪量进行了研究.实验考察了入射方向为0°~45°的斜向波和方向分布宽度为0°~25°的多向波以及混凝土和扭工字块体两种护面形式.在混凝土护面堤上用Weibull分布函数拟合了单波越浪量的累积频率分布,在影响因素不同的条件下确定了分布函数中的系数和越浪比例,给出了计算单波越浪量的公式,同时对扭工字块体护面堤上大约100个波中最大的单波越浪量进行了估算.     

Reliability-based assessment and design of stone-filled crib seawalls for shoreline protection

In this study, an efficient reliability-based design tool for stone-filled crib seawalls is developed. The first-order reliability method is integrated into spreadsheet to facilitate the reliability analysis for practical application. Using this spreadsheet tool, the effects of several major uncertain factors on the seawall design, including design water level, material property, and wave forces, are explicitly explored. In addition, the impact of progressive scour on the seawall stability is demonstrated through a time-dependent reliability analysis. This developed reliability-based design tool for seawalls is validated through comparing with the Monte Carlo simulation. This seawall design tool is easy to use and can be readily adapted in various aspects in the seawall design for shoreline protection.     

基于FLUENT的波浪溢流水动力数值模拟

波浪溢流现象使得海堤受到了越浪和溢流的联合作用,复杂的水动力过程会引起海堤后坡产生严重的侵蚀破坏。基于FLUENT软件建立了二维数值波浪溢流水槽模型,该模型运用UDF速度边界造波法分析在不同超高条件下海堤后坡流量和水流厚度的水力学特性。结果表明数值模拟结果与前人物理模型试验结果吻合,该模型可以真实地模拟出海堤波浪溢流现象。在此基础上进一步研究了波浪溢流中越浪和溢流在不同相对超高条件下的主导性作用,而后建立了十分准确的波浪溢流海堤后坡稳定水流厚度计算公式。     

海堤安全风险评估技术研究

我国现行规范体系中,关于堤防工程安全标准的确定,主要根据工程级别确定设计重现期,从而选定工程设计参数。文中提出了依据安全风险评估的结果确定海堤安全风险等级方法。首先,通过对海堤灾害进行风险识别和分析,将洪水灾害和海堤结构自身安全失效作为海堤灾害两种主要形式,建立了海堤灾害故障树。然后,将水文动力条件作为随机变量,从频率分布角度定量计算海堤洪水灾害风险程度和结构安全失效风险,提出了海堤安全风险评价方法。最后,依据规范中关于海堤等级和重现期标准的规定,结合海堤洪灾安全风险和结构自身安全风险的评价结果,确定海堤安全风险等级。文中提出的海堤安全评价技术依据海堤风险定量计算结果,从海堤现状条件满足其设计功能目标有效程度,判定海堤安全等级的级别,是一种相对较新且更科学的方法。该海堤安全风险评估技术为海堤管理和建设提供科学支撑。     

非淹没刚性植物对海啸作用下海堤水动力特性影响数值模拟研究

基于非静压单相流模型NHWAVE建立了高精度数值波浪水槽。通过设计不同的计算工况,系统研究了非淹没刚性植物对海啸作用下海堤周围水动力特性的影响。着重分析了不同入射波高、不同植物分布密度以及不同植物分布宽度条件下海啸波沿程波形特征以及海堤堤顶越浪流空间分布特征。结果表明:不同入射波高、植物分布密度以及植物宽度条件下,堤顶流厚度和水体流速具有明显单调的变化趋势,并且随着植物分布密度和宽度增大,波能衰减增大;随着入射波非线性增强,植物分布密度和分布宽度对堤顶前段水流厚度的影响也随之增强,而对堤顶后段水流厚度的影响则减弱,且堤顶后缘水流厚度约为堤顶前缘厚度的二分之一;在波浪非线性较大情况下,植物的存在对堤顶流速度的空间分布趋势几乎没有影响,但相对堤顶流速度增加程度均大于无植物情况,且堤顶后缘水流速度约为堤顶前缘的1.6倍。