宫前渔港设计说明书.docx
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宫前渔港设计说明书
福建宫前一级渔港防波堤工程
设计说明书
专业：
港口航道与海岸工程
班级：
07港航四班
姓名：
邬亦雯
学号：
0703010409
指导老师：
冯卫兵张俞
福建宫前一级渔港防波堤工程设计说明书
邬亦雯
（河海大学港口海岸及近海工程学院，江苏南京210098）
摘要：
福建宫前渔港位于漳州市东山岛南端的宫前村附近海域，是距离台湾浅滩、闽南渔场、粤东渔场最近的渔港。
本设计根据不同的位置和来波条件将防波堤分为两个断面。
对这两个断面分别布置直立堤和斜坡堤两种形式进行计算，并根据计算结果和工程量选择最优方案。
本设计根据工程所在地的潮位、波浪等资料，结合工程建设目的，渔港发展空间及经济性等要求，确定了总平面布置方案，断面形式及断面尺寸，再根据波浪情况、建筑材料及地基土性质，进行防浪墙、沉箱的抗倾、抗滑稳定性验算以及基床抗滑稳定性验算。
对防波堤断面的地基整体稳定性和地基土沉降量进行计算。
针对沉箱式防波堤还进行了干舷高度计算和浮游稳定性计算。
同时，对直立堤的基床和地基承载力进行验算。
关键词：
宫前渔港；斜坡堤；沉箱式防波堤；堤轴线布置；结构设计；整体稳定性；地基沉降
InstructionBookofBreakwaterProjectofFishingPortofGongqianinFujianProvince
WuYiwen
（HohaiUniversity,CollegeofHarbour,CoastalandOffshoreEngineering,Nanjing,Jiangsu,210098）
Abstract：
TheGongqianfishingportinFujianProvinceislocatedintheoceanneartheGongqianVilliagewhichisinthesouthofDongshanislandofZhangzhouCity.ItisthenearestfishingportoftheTaiwanBank,theSouthofFujianfishingportandtheeastofGuangdongfishingport.Accordingtothedifferentlocationandthethewave,thebreakwatercanbedepartedtotwoparts.Andtheycanbedesignedasbothmoundbreakwaterandthecassionbreakwater.Andaccordingtotheresultandthequantityofthetwotype,oneofthemwillbechosed.
Accordingtodatasuchastideheight,waveintheprojectsiteandsoon,combiningwiththepurposeoftheproject,thedevelopmentandeconomyoffishingport,etc,thisdesignfixupthearrangementofthewholeplane,theformandthesizeofthesectionofthebreakwater.Andthenaccordingtothesituationofthewave,theconstructionmaterialsandthenatureofthesoilunderthebreakwater,anti-slidingandanti-overturningstabilityalongthewavewallandthebottomofthecaissonandtheanti-slidingstabilityalongthefoundationbedarechecked.Furthermore,theoverallstabilityofthestructureandthesedimentationareintroduced.Bythecharacteristicsofcaissonbreakwater,thecheckoutofdraft,freeboardandfloatingstabilityisnecessary.Meanwhile,boththebearingcapabilityofbeddingandfoundationareundertaken.
Keywords:
theGongqianfishingport;moundbreakwater;caissonbreakwater;generallayout;structuraldesign;stabilityanalysis;sedimentation.
第一章、绪论
1.1、项目概况
福建宫前渔港位于漳州市东山岛南端的宫前村附近海域，地理坐标为东经117°15′35″，北纬23°30′7″。
东山岛东面与澎湖列岛遥遥相对，西南与诏安湾相邻，西北由八尺门海堤与大陆相连，东北面与古雷半岛隔海相望。
东山宫前渔港地处东山岛最南端，行政隶属于陈城镇宫前村，陆上距东山新城关14公里，西南向距离广东南澳岛26公里左右，地理位置优越，水陆交通均很便捷。
东山宫前渔港是距离台湾浅滩、闽南渔场、粤东渔场最近的渔港，是闽南地区的主要鱼货集散地和渔需补给的港口。
由于这里靠近闽南渔场、台湾浅滩渔场和粤东渔场，能节约往返时间和能源，吸引了大量的渔船前来靠泊补给、避风，渔汛期间在此停靠的渔船近千艘。
这里的渔贸市场繁荣，年卸港量已连续三年超过7万吨，2007年更是高达9万吨。
“九·五”期间已经建成防波堤580米，码头181米及配套工程，但是在台风季节，现有防波堤所形成的掩护水域无法容纳千余艘渔船在此锚泊避风。
同时，由于码头岸线不足，多数船舶仍在沙滩上卸货，不仅效率低下而且还经常延误出海时间，影响生产。
现拟建国家一级防波堤，根据调查研究，福建省海洋与渔业局要求项目建设单位和设计单位根据省政府《关于加快标准渔港建设的若干意见》的要求，强化渔港的防台风、防灾减灾功能，
渔港地理位置图见图1-1。
图1-1宫前渔港现有状况图
Fig.1-1thepresentpictureofGongqianFishingPort
1.2、自然条件
1.2.1、设计水位
设计水位见表1-1。
表1-1设计水位统计表（单位：
m）
Table1-1thestatisticstableofwaterlevel
水位
黄零基准
东山理论最低潮面基准
（黄零以下1.71m）
极端高潮位
+2.96（50年一遇）
+4.67（50年一遇）
设计高潮位
+2.06（高潮10%）
+3.77（高潮10%）
设计低潮位
-1.28（低潮10%）
+0.43（低潮90%）
极端低潮位
-2.09（50年一遇）
-0.38（50年一遇）
增水：
本港易受台风影响而增水，据1959～1979年资料统计，增水大于1米的共7次，最大达1.52米，台风过后增水最大值平均为0.64m。
1.2.2、风向、风速玫瑰图
据根东山县气象台（地理坐标东经117°30′，北纬23°47′，海拔56.20m）1954年～1980年实测资料统计：
多年平均风速7.1m/s，常风向东北向，频率26%。
其次为东北东向，频率为22%。
强风向为东北及东北东，最大风速达40m/s。
各向最大风速、平均风速及风向频率统计资料见表1-2。
表1-2各向最大风速、平均风速及风向频率统计表
Table1-2thestatisticsofwindvelocityandfrequency
风向
最大风速（m/s）
平均风速（m/s）
风向频率（%）
N
19
2.9
2
NNE
28
7.8
11
NE
40
9.0
26
ENE
40
9.1
22
E
28
5.4
1
ESE
18
4.5
1
SE
16
3.4
2
SSE
24
3.7
3
S
34
4.3
5
SSW
17
4.8
7
SW
16
4.3
5
WSW
16
4.2
3
W
10
2.9
1
WNW
14
2.9
1
NW
14
2.9
1
NNW
27
3.2
1
最大风速、平均风速、风向频率玫瑰图分别见图1-2、1-3、1-4。
图1-2最大风速玫瑰图
Fig.1-2rosediagramofthemaximumwindvelocity
图1-3平均风速玫瑰图
Fig.1-3rosediagramoftheaveragewindvelocity
图1-4风向频率玫瑰图
Fig.1-4rosediagramofwindfrequency
1.2.3、设计波浪要素
从风向频率玫瑰图来看，宫前渔港的常风向为NE方向，但是NE方向有陆地掩护，因而波浪影响不大，反而是S及SW方向虽然来波不及NE方向频繁，但由于S及SW方向的海域开阔，来波很大，因而影响宫前渔港的主要来波方向为S和SW。
波高统计资料如表1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10所示
表1-3100年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-3thecalculatingtableofthe100-yearwaveinsouthinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
7.05*
6.55
6.41
5.72
4.13
10.83
101.4
3.77m
6.42*
6.31
6.19
5.56
4.08
10.83
97.3
0.43m
4.08*
4.08*
4.08*
4.08*
2.91*
10.83
79.2
-0.38m
3.51*
3.51*
3.51*
3.51*
2.51*
10.83
73.8
表1-4100年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-4thecalculatingtableofthe100-yearwaveinsouthwestinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
5.62
4.95
4.82
4.21
2.89
9.46
86.2
3.77m
5.41
4.79
4.67
4.10
2.84
9.46
82.7
续表1-4
Continuingtable1-4
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
0.43m
4.08*
4.05
3.97
3.58
2.63
9.46
68.4
-0.38m
3.37*
3.37*
3.37*
3.37*
2.41*
9.46
62.7
表1-550年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-5thecalculatingtableofthe50-yearwaveinsouthinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
7.05*
6.48
6.34
5.65
4.07
9.40
86.3
3.77m
6.42*
6.16
6.04
5.41
3.94
9.40
82.9
0.43m
4.08*
4.08*
4.08*
4.08*
2.91*
9.40
67.9
-0.38m
3.51*
3.51*
3.51*
3.51*
2.51*
9.40
63.4
表1-650年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-6thecalculatingtableofthe50-yearwaveinsouthwestinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
5.44
4.78
4.66
4.06
2.77
8.91
80.3
3.77m
5.30
4.67
4.56
3.98
2.74
8.91
77.9
0.43m
4.08*
4.07
4.00
3.60
2.65
8.91
64.1
-0.38m
3.51*
3.51*
3.51*
3.51*
2.51*
9.40
63.4
表1-710年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-7thecalculatingtableofthe10-yearwaveinsouthinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
5.48
4.82
4.69
4.09
2.80
7.56
65.7
3.77m
5.23
4.62
4.51
3.94
2.72
7.56
63.4
0.43m
4.08*
3.90
3.82
3.42
2.48
7.56
53.2
-0.38m
3.51*
3.51*
3.51*
3.20
2.38
7.56
49.9
表1-810年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-8thecalculatingtableofthe10-yearwaveinsouthwestinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
3.96
3.43
3.33
2.85
1.88
7.19
61.7
3.77m
3.88
3.37
3.27
2.81
1.86
7.19
60.1
0.43m
3.45
3.05
2.97
2.60
1.80
7.19
50.2
-0.38m
3.25
2.89
2.83
2.49
1.75
7.19
47.2
表1-92年一遇S向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-9thecalculatingtableofthe2-yearwaveinsouthinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
4.14
3.58
3.48
2.99
1.98
5.72
45.0
3.77m
3.97
3.45
3.36
2.89
1.92
5.72
43.8
0.43m
3.44
3.05
2.98
2.61
1.81
5.72
37.6
-0.38m
3.16
2.81
2.75
2.43
1.71
5.72
35.4
表1-102年一遇SW向拟建防波堤堤前设计波要素计算表
Table1-10thecalculatingtableofthe2-yearwaveinsouthwestinfrontofthebreakwater
计算
水位
设计波要素
H1%（m）
H4%（m）
H5%（m）
Hs（m）
（m）
T（m）
L（m）
4.67m
2.92
2.50
2.43
2.06
1.33
5.56
43.1
3.77m
2.87
2.46
2.39
2.03
1.32
5.56
42.3
0.43m
2.62
2.28
2.22
1.91
1.27
5.56
36.7
-0.38m
2.50
2.18
2.12
1.84
1.24
5.56
34.8
注：
表中带“*”者为破碎波波高；相当于对应水深的0.70。
1.2.4、地质
防波堤范围内的土质为中砂，φq＝26.5°，γ′=8.25，C=0；下面一层为淤泥质粘土，φq＝16°，γ′=7.25，C=13.5。
具体土层分布图见图1-5。
岩土设计参数建议值表见附表1。
1.2.5、地震
根据《中国地震动参数区划图》，该地区抗震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
1.2.6、结构安全等级
结构安全等级采用一级。
1.3、总平面布置
图1-5土质分层
Fig.1-5Hierarchicaloftheearth
选择防波堤布置形式时，需要考虑波浪、流、风、泥沙、地形地质等自然条件；船舶航行、泊稳和码头装卸等营运要求以及建设施工、投资等因素。
主要布置原则如下：
①、布置防波堤堤轴线时，要与码头布置相配合，使码头前水域满足各种船型允许作业波高值；
②、防波堤所围成的水域应有足够的面积和水深，供船舶在港内航行、掉头、停泊以及布置码头岸线。
在有横流的情况下，船舶进防波堤后横流减少，船舶偏航，从船舶航行安全方面考虑，进入口门后应有足够的航行水域供对准泊位航行，或惯性航行，或供意外操纵等因素，邻近口门内水域面积轮廓宜容纳一直径为3倍船长的圆。
③、防波堤所包围的水域要适当留有发展余地，应尽可能顾及到港口发展的“极限”和港口极限尺度的船型。
④、防波堤所包围的水域也不总是越大越好，水域面积形状要注意大风向港内自生波浪对泊稳条件的影响。
在淤泥质海岸的港口，其淤泥形态是泥沙以悬移状态进港，由于港内水域平稳流速减小，悬沙落淤。
因此，水域面积越大，纳潮量越大，淤积总量也越大，从这一角度考虑，应缩小无用水域，以减少纳潮量和进港泥沙。
⑤、要充分利用有利的地形地质条件，将防波堤布置在可利用的暗礁、浅滩、沙洲及其他不大的水深中，以减少工程投资。
可以考虑和航道疏浚工程结合利用，将航道疏浚得到的泥沙吹填至防波堤建设处，抬高防波堤底高程，也可减少投资。
⑥、从口门进港的波浪，遇岸线反射，反复干扰也会恶化港内泊稳条件，必要时将直对强浪向的岸段做成消波护岸才能改善泊稳条件。
上述原则有时是矛盾的，我们采用多方案比选以求得最佳效果方案。
1.3.1、拟定方案
拟定五种方案，分别为
①、顺着原有防波堤继续新建防波堤的布置，防波堤走向为北偏西60°，长约520米，两堤中间用半径为150米的圆弧连接，长105米，因而防波堤总长为625米。
具体布置图见图1-6。
②、在方案一的基础上，在堤头继续修建一道长为150，方向指向正北的防波堤，以阻挡SW方向的来浪。
则总防波堤长为775米。
具体布置图见图1-7。
③、该方案是在原有防波堤旁新建一道长为1000米的防波堤，方向为北偏西30°而两防波堤之间做成围海工程，将这片土地用于码头作业。
具体布置图如图1-8。
④、方案四是在方案三的基础上，在防波堤的堤头新建一道指向正北向，长为120米的防波堤，以抵挡SW向的来浪，则防波堤总长为1120米。
具体布置图如图1-9所示。
⑤、该方案是在方案一的基础上，沿南北向另外修建一道长约344米的拦沙堤，从北岸向海延伸，口门方向为正西向，口门大小为100米。
则防波堤总长为969米。
具体布置图见图1-10所示。
图1-6渔港总平面布置方案一
Fig.1-6thefirstprogramofgenerallayoutofthefishingport
图1-7渔港总平面布置方案二
Fig.1-7thesecondprogramofgenerallayoutofthefishingport
图1-8渔港总平面布置方案三
Fig.1-8thethirdprogramofgenerallayoutofthefishingport
图1-9渔港总平面布置图方案四
Fig.1-9theforthprogramofgenerallayoutofthefishingport
图1-10渔港总平面布置方案五
Fig.1-6thefifthprogramofgenerallayoutofthefishingport
1.3.2、港内绕射波高及掩护面积
根据港内船舶泊稳条件，H≤1.0m，得到SW向KD≤0.238，S向KD≤0.175，绕射曲线见方案图。
其中：
港内绕射波高的主要计算原理如下：
波浪绕射是波能沿波峰线发生横线传递，即波能从能量高的区域向能量低的区域传递，进行重分布的过程。
因此，绕射后同一波峰线上的波高是不相等的，但波长和周期不变，如下图所示：
图1-11波浪绕射示意图
Fig1-11thediffractionpictureofwave
经过防波堤堤头的入射波波向线称为几何阴影线，如果波浪不绕射，则在该线右侧的水面将是平静的，但实际上由于波浪有绕射作用，入射波的波峰线从几何阴影线上以堤头为中心以弧线形式向堤后旋转延伸，伸得越远，波高越小，几何阴影线左侧的入射波，由于能量向堤后扩散，波高也将降低。
波浪绕射影响以绕射系数
表示，即防波堤后某点的绕射波高
。
式中：
——防波堤后某点的绕射系数，即某点波高与入射波高之比。
可通过查找《海港水文规范》得到。
单突堤后不规则波绕射系数可按图7.2.1-1至图7.2.1-8确定，各图可内插。
双突堤后规则波绕射系数可按附录H的图H．0.2查图确定；
——防波堤口门处入射波的波高。
1.3.2.1、综合考虑波向S以及SW后的港内掩
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