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1、第四章第四章 海岸演變過程與海岸結(jié)構(gòu)物海岸演變過程與海岸結(jié)構(gòu)物寧波大學(xué)海運(yùn)學(xué)院寧波大學(xué)海運(yùn)學(xué)院引言: 海岸帶是海陸交界的地帶,海浪沖刷及水深的改變會(huì)使海岸變淺變曲折,而突堤、防波堤、人工島、進(jìn)港航道等結(jié)構(gòu)物則會(huì)引起海浪繞射。 疏浚業(yè)無論是對(duì)于建設(shè)和維護(hù)航道、商港、娛樂性游艇港,還是對(duì)于維護(hù)和修復(fù)海灘,都有重要意義。海岸帶結(jié)構(gòu): 海岸帶斜升的沙灘保護(hù)陸地免受海浪、海流及風(fēng)暴的侵襲。海岸帶結(jié)構(gòu): 構(gòu)成海灘的許多物質(zhì)是被河流從陸地帶到海岸來的,這些物質(zhì)被帶到海灘后成為泥沙。 在有些地方,構(gòu)成海灘的物質(zhì)可能是貝殼碎片火山灰或珊瑚礁碎片。海灘侵蝕: 波浪和海流對(duì)海灘的沖擊會(huì)引起海灘的侵蝕。海岸結(jié)構(gòu)物:
2、為消除海灘侵蝕現(xiàn)象,人們常在適當(dāng)?shù)牡胤浇ㄔO(shè)防護(hù)性措施及采取整治措施。防波堤: 防波堤可以和海岸相連,也可以離岸位于海中。能保護(hù)海濱,港口、泊地或港地免遭海浪的沖擊。已有的幾種類型的防波堤,包括拋石防波堤、網(wǎng)格式鋼板樁防波堤、板樁防波堤等。海堤、護(hù)岸及岸堤: 區(qū)分陸地與水域,以避免侵蝕和主要由海浪作用引起的其他破壞。典型的海堤是一種承受風(fēng)暴引起的全部作用力的大型結(jié)構(gòu)物。護(hù)岸的尺寸要小得多,其作用是在不太惡劣的海浪條件下保護(hù)岸邊物質(zhì)。岸堤的作用則是保護(hù)海岸線和航道免受海流和較小波浪的侵蝕。碼頭、港口: 海工設(shè)施根據(jù)它們處理貨物的類型而有專門的分類。主要的船舶類型有通用貨船、集裝箱船、滾裝船、渡輪、
3、散貨船等。 不同類型的船舶靠港裝卸貨物時(shí),需要選擇不同類型的港口。 集裝箱船:滾裝船:波浪的折射: 波浪由深水向海岸傳播的速度取決于其傳播處的水深。波速隨水深減小而遞減,波長也相應(yīng)隨之遞減。波速沿著與海底等深線成一定角度運(yùn)動(dòng)的波峰而變化,導(dǎo)致波峰扭曲以適應(yīng)海底等深線,這種扭曲叫做折射。折射的一般分析: 波速表達(dá)式:)2(htan2LdgTC其中C速度;T周期;L波長; d水深;H波高。如果在深水中,1)2tanh(Ld上式可以簡化為:2gTC 折射的一般分析: 從上式中,可得出波速與水深無關(guān),并且折射通常在深水中不顯著。 但在過渡區(qū)與淺水域中(d/L0.5),波速取決于水深,并且折射比較顯著。
4、每單位波峰的總波能為:2gTC 8LgH2E折射的一般分析: 在深水中僅有一半能量隨海浪前進(jìn)傳播。如果忽略摩擦、滲透、反射等耗散作用,海浪朝岸運(yùn)動(dòng)時(shí)傳送的能量將保持相對(duì)守恒??傻贸鰞蓚€(gè)毗鄰的波向線之間的平均波能通量( )為:8LgH2ECEbP000021P0( 為深水中波向線間的距離)b0在寬度為b的淺水域中,平均波能通量 為:PCEnbP 折射的一般分析: 使以上兩式相等,則可得CEbP000021CEnbP 由于波能E和波高H有關(guān),即聯(lián)立此兩式得:此式可寫作:折射的一般分析: 上式中, 為淺水系數(shù); 為折射系數(shù),這些系數(shù)的定義為:KSKR波浪上沖: 在海堤和防波堤等海岸海灘保護(hù)結(jié)構(gòu)物發(fā)生
5、波浪上沖現(xiàn)象。波浪上沖: Miche認(rèn)為波浪上沖高度R為海灘坡度的函數(shù):0HR(式中, 為深水波高;為海灘的坡度。)H0后來,Hunt用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了波浪上沖高度的 拍案波相似參數(shù)之間的關(guān)系,其結(jié)果是0tanLHHRtan式中,H為入射波的波高; 為深水波長。0L疏浚: 疏浚是指清除溪流、河川、湖泊、海岸水域以及海洋的水底沉積物,并將這些沉積物用船、駁船或管道運(yùn)送到陸地上或水中的預(yù)定拋泥區(qū)進(jìn)行拋扔的操作。 Herbich:疏浚是指從水底把某些物質(zhì)移到表面并泵出一段距離的操作。 Webster:用挖泥船挖掘、采集或吸出疏浚物。挖泥船: 挖泥船,負(fù)責(zé)清挖水道與河川淤泥,以便其他船舶順利通過。挖泥船
6、的分類疏浚疏浚機(jī)械機(jī)械式式液壓液壓式式鏟斗鏟斗式式鏈斗鏈斗式式斗式斗式開底開底自載自載式式側(cè)拋側(cè)拋式式管道管道式式攪動(dòng)攪動(dòng)式式抓斗抓斗式式索斗索斗式式鏟斗鏟斗式式鏈斗鏈斗式式普通普通吸揚(yáng)吸揚(yáng)式式鉸刀鉸刀吸揚(yáng)吸揚(yáng)式式輪斗輪斗式式箕斗箕斗吸揚(yáng)吸揚(yáng)式式機(jī)械挖泥船: 抓斗式挖泥船有一根安裝在駁船上的吊桿,并配有蛤殼式抓斗,適于工作在軟沉積物上以及難以進(jìn)入的地方。分為自航式和非自航式兩種。 機(jī)械挖泥船: 鏟斗式挖泥船是一個(gè)浮在水面上的駁船,裝有機(jī)械操作的鏟斗,適于在硬土上作業(yè)。機(jī)械挖泥船: 鏈斗式挖泥船有一個(gè)帶有許多挖斗的環(huán)鏈,每個(gè)挖斗可插入待疏浚的沉積物中并將其送到水面上。可以循環(huán)連續(xù)不斷工作,比抓斗
7、式或鏟斗式挖泥船的效率更高。 機(jī)械挖泥船優(yōu)缺點(diǎn): 機(jī)械式挖泥船運(yùn)送疏浚物的能力有限,一般情況下無自航能力,生產(chǎn)效率相對(duì)較低。 能在較窄的區(qū)域(如船塢、突堤及碼頭)內(nèi)作業(yè),能在礦床上進(jìn)行采礦作業(yè),并能對(duì)疏浚物進(jìn)行處理和去水。液壓挖泥船: 液壓挖泥船能完成疏浚的全部操作,工作更有效、更靈活、更經(jīng)濟(jì)。 它首先用鉸刀或噴水口將疏浚物挖松,并使其與周圍的水相混合,成為流體或半流體,通過長長的管道泵出或泵到開底駁船中。 可分為開底自載式、管道式、輪斗式以及側(cè)拋式。液壓挖泥船: 自航開底自載耙吸式挖泥船以大幅降低的成本給疏浚業(yè)帶來了一場革命。 工作時(shí)耙吸臂和耙吸頭從船體的兩側(cè)伸出并放到海底。挖泥船在疏浚區(qū)緩慢移動(dòng),而泥泵通過耙吸臂把沉積物和水的混合物吸到泥艙中。泥艙裝滿后航行到預(yù)定拋泥區(qū)倒空疏浚物。開底自載耙吸式挖泥船液壓挖泥船: 絞吸式
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