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强潮河口海岸冲蚀对海堤安全的影响研究

李路 刘新成 宋永港 赵庚润

李路, 刘新成, 宋永港, 赵庚润. 强潮河口海岸冲蚀对海堤安全的影响研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2019, (4): 202-211. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.019
引用本文: 李路, 刘新成, 宋永港, 赵庚润. 强潮河口海岸冲蚀对海堤安全的影响研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2019, (4): 202-211. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.019
LI Lu, LIU Xin-cheng, SONG Yong-gang, ZHAO Geng-run. Study on the safety of sea dikes against coastal erosion in a strong tidal estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2019, (4): 202-211. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.019
Citation: LI Lu, LIU Xin-cheng, SONG Yong-gang, ZHAO Geng-run. Study on the safety of sea dikes against coastal erosion in a strong tidal estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2019, (4): 202-211. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.019

强潮河口海岸冲蚀对海堤安全的影响研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.019
基金项目: 

上海市科学技术委员会科研项目 14DZ1205200

上海市科学技术委员会科研项目 18DZ1206400

上海市海洋局科研项目 沪海科2014-05

上海市海洋局科研项目 沪海科2017-05

详细信息
    作者简介:

    李路, 男, 高级工程师, 博士, 主要从事河口海岸动力学研究.E-mail:lilu.swedri@gmail.com

  • 中图分类号: P731.2

Study on the safety of sea dikes against coastal erosion in a strong tidal estuary

  • 摘要: 采用杭州湾北岸典型冲蚀岸段——华电灰坝大堤堤前高分辨率的地形资料,分析了该岸段近年来的岸滩变化,并通过建立长江口杭州湾波浪数学模型,结合相关设计规范计算了该岸段现状地形下的波浪要素,分析了不同滩地冲蚀深度对堤前波浪要素、海堤设防高度和外坡护面的影响.计算结果表明,在200年一遇设计标准下,随着堤前滩地的冲蚀,平均波高和波周期变化不大,但波长和H1%显著增加,导致波浪爬高增加、大堤设防标准下降,其中波长增加是导致波浪爬高增加的主要原因.此外,随着滩地的冲蚀,外坡护面的设计厚度显著增加,在实际设计中应充分考虑安全富余度.
  • 图  1  杭州湾北岸岸线和华电灰坝大堤位置

    Fig.  1  The coastline of the north coast of Hangzhou Bay and position of the Hudianhuiba (HDHB) sea dike

    图  2  华电灰坝大堤(a)和促淤坝(b)断面

    注: 长度单位为cm, 厚度单位为mm, 高程单位为m

    Fig.  2  The cross sections of the HDHB sea dike (a) and the siltation-promoting project (b)

    图  3  2005年和2009年华电灰坝促淤坝前0、2、5 m等深线分布(a)和纵断面1-5沿程水深变化(b-f)

    注: (a)中黑色细虚线表示促淤坝的位置, 黑色粗虚线表示纵断面位置; 滩面高程为吴淞高程

    Fig.  3  The distributions of 0, 2, and 5 m isobaths in front of the HDHB in 2005 and 2009 (a) and the distributions of water depth along Sections 1-5 (b-f)

    图  4  波浪模型计算范围和网格(a)和奉贤岸段局部加密网格(b)

    Fig.  4  The model domain and mesh (a) and enlarged area in the Fengxian Coast (b)

    图  5  麦莎台风和卡努台风期间金山卫站计算有效波高和平均波周期与实测资料比较

    Fig.  5  Comparison of the observed and modeled significant wave height and period at Jinshanwei Station during 3-7 August and 8-12 September 2005

    图  6  卡努台风期间大戢山、嵊山、滩浒岛和佘山站计算有效波高与实测资料比较

    Fig.  6  Comparison of the observed and modeled significant wave height at stations during 8-12 September 2005

    图  7  堤前水深增加(a)及波长(L)、百分之一波高($H_{1\% })$增加不同百分比(b)对波浪爬高的影响

    Fig.  7  The increased of water depth (a) and increased percentage of wave length and wave height (b) induced variations of wave run-up

    表  1  200年一遇设防标准现状地形及不同冲刷深度下的波浪要素

    Tab.  1  The wave elements under current bathymetry and different erosion depths in the 200 year return period

    工况 低滩高程/m 平均波高/m 波周期/s 波长/m $H_{1\% }$/m $H_{4\% }$/m $H_{13\% }$/m
    现状 -0.50 1.92 6.56 47.95 3.77 3.31 2.81
    冲深1 m -1.50 1.94 6.56 50.44 3.90 3.41 2.87
    冲深2 m -2.50 1.94 6.54 52.44 3.99 3.47 2.91
    冲深3 m -3.50 1.94 6.53 54.23 4.07 3.53 2.94
    冲深4 m -4.50 1.95 6.53 55.85 4.15 3.58 2.97
    冲深5 m -5.50 1.96 6.53 57.32 4.21 3.63 3.00
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    表  2  200年一遇设防标准现状地形及不同冲刷深度下的波浪爬高和设计堤顶高程

    Tab.  2  The wave run-up and design crest elevation under current bathymetry and different erosion depths in the 200 year return period

    工况 低滩高程/m 平均波高/m 波周期/s 波长/m $H_{1\% }$/m 波浪爬高/m 堤顶高程/m
    现状 -0.50 1.92 6.56 47.95 3.77 2.84 10.17
    冲深1 m -1.50 1.94 6.56 50.44 3.90 2.97 10.30
    冲深2 m -2.50 1.94 6.54 52.44 3.99 3.06 10.39
    冲深3 m -3.50 1.94 6.53 54.23 4.07 3.12 10.45
    冲深4 m -4.50 1.95 6.53 55.85 4.15 3.16 10.49
    冲深5 m -5.50 1.96 6.53 57.32 4.21 3.20 10.53
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    表  3  100年一遇设防标准现状地形及不同冲刷深度下的波浪爬高和设计堤顶高程

    Tab.  3  The wave run-up and design crest elevation under current bathymetry and different erosion depths in the 100 year return period

    工况 低滩高程/m 平均波高/m 波周期/s 波长/m $H_{1\% }$/m 波浪爬高/m 堤顶高程/m
    现状 -0.50 1.79 6.41 46.09 3.55 2.72 9.86
    冲深1 m -1.50 1.81 6.40 48.43 3.68 2.84 9.98
    冲深2 m -2.50 1.82 6.38 50.38 3.76 2.91 10.05
    冲深3 m -3.50 1.82 6.37 52.11 3.83 2.97 10.11
    冲深4 m -4.50 1.83 6.37 53.64 3.90 3.01 10.15
    冲深5 m -5.50 1.84 6.37 55.04 3.97 3.04 10.18
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    表  4  200年和100年一遇标准现状地形及不同冲刷深度下的栅栏板厚度

    Tab.  4  The design thickness of barrier board under current bathymetry and different erosion depths in the 200 and 100 year return periods

    cm
    工况 200年一遇 100年一遇
    现状 25.2 23.9
    冲深1 m 26.9 25.6
    冲深2 m 28.4 27.1
    冲深3 m 29.9 28.6
    冲深4 m 31.4 30.1
    冲深5 m 33.0 31.6
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  • 收稿日期:  2018-07-29
  • 刊出日期:  2019-07-25

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