一级建造师培训港口航道工程专业技术课件

港口航道工程的水文、气象掌握波浪要素、不规则波和规则波、波浪玫瑰图、常用波高统计特种值掌握波浪要素、不规则波和规则波、波浪玫瑰图、常用波高统计特种值 波浪：在外力作用下具有自由面的液体质点偏离其平衡位置的有规波浪：在外力作用下具有自由面的液体质点偏离其平衡位置的有规律的震动，如下图。律的震动，如下图。港口航道工程的水文、气象掌握波浪要素、不规则波和规则波、波浪1一、波浪要素一、波浪要素 波高：相邻波峰与波谷的高度差，波高：相邻波峰与波谷的高度差，H 波长：相邻两波峰或相邻两波谷间的距离波长：相邻两波峰或相邻两波谷间的距离L称为被长，（清楚所谓上跨称为被长，（清楚所谓上跨 零点和下跨零点）。零点和下跨零点）。波陡：波高波陡：波高H与波长与波长L的比值的比值=HL称为波陡。称为波陡。波浪周期：在一固定点上观测，连续两次出现波峰或两次出现波谷的波浪周期：在一固定点上观测，连续两次出现波峰或两次出现波谷的 时间时间T称为周期。称为周期。波速：波形传播的速度波速：波形传播的速度c称为波速，规则波的波速等于其波长与周期的比值，称为波速，规则波的波速等于其波长与周期的比值，cLT。一、波浪要素2从时间和空间看，各个波浪要素都是不相同的，是不规则的随机现象，此种波浪从时间和空间看，各个波浪要素都是不相同的，是不规则的随机现象，此种波浪称为不规则波。称为不规则波。为了研究方便，将此不规则波的波浪系列用一个理想的、波浪要素相同的波浪系为了研究方便，将此不规则波的波浪系列用一个理想的、波浪要素相同的波浪系列代替，此种理想的波浪称为规则波。列代替，此种理想的波浪称为规则波。三、波浪玫瑰图三、波浪玫瑰图 表示某地各个不同方向各级波浪出现表示某地各个不同方向各级波浪出现频率的图，每个叶瓣的指向表示波浪的方频率的图，每个叶瓣的指向表示波浪的方向，宽度表示波高。向，宽度表示波高。将波高或周期分级统计（波高可每隔将波高或周期分级统计（波高可每隔0.5m为一级，周期每隔为一级，周期每隔1s为一级为一级 ），一），一般要般要1-3年的资料。年的资料。四、常用波高统计特种值四、常用波高统计特种值 海洋中的波浪非常复杂，但又有一定海洋中的波浪非常复杂，但又有一定的统计规律。可以发现，特别大和特别小的统计规律。可以发现，特别大和特别小的波浪出现的频率很小，而波高接近平均的波浪出现的频率很小，而波高接近平均值的波浪个数所占比重最大。值的波浪个数所占比重最大。二、规则波与不规则波二、规则波与不规则波二、规则波与不规则波3（1）平均波高）平均波高H：所有波浪的波高的：所有波浪的波高的算术平均算术平均值称为平均波高。值称为平均波高。（2）最最大大波波高高Hmax,：在在波波高高统统计计样样本本中中的的最最大大的的波波的的波波高高。有有时时根根据据统统计计规规律律推推算算出的在某种条件下出现的最大波高。出的在某种条件下出现的最大波高。（3）1/10大大波波波波高高H1/10：海海浪浪连连续续记记录录中中波波高高总总个个数数的的1/10个个大大波波的的波波高高平平均均值值，其对应周期的平均值为其对应周期的平均值为1/10大波周期（大波周期（T1/10）。）。（4）有有效效波波高高Hs（H1/3）海海浪浪连连续续记记录录中中波波高高总总个个数数的的1/3个个大大波波的的波波高高平平均均值值，其其对对应应周周期期的的平平均均值值为为有有效效波波周周期期（Ts）。Hs的的波波高高，其其大大小小和和海海面面上上定定期期出出现的显著大波的平均波高相近，因而也称其为现的显著大波的平均波高相近，因而也称其为显著波高显著波高。通常几种波高的含义通常几种波高的含义（1）平均波高H：所有波浪的波高的算术平均值称为平均波高。4潮汐类型、潮位基准面、设计潮位潮汐类型、潮位基准面、设计潮位潮汐：海洋中的海水受潮汐：海洋中的海水受月亮和太阳月亮和太阳作用所产生的一种规律性升降运动。作用所产生的一种规律性升降运动。一、潮汐类型（根据周期）一、潮汐类型（根据周期）(一一)半日潮半日潮 周周期期为为半半个个太太阳阳日日（每每太太阳阳日日为为24h50min）的的潮潮汐汐。特特征征：两两次次潮潮位位（高高或或低低潮潮位位）相相差差不不大大，两两次次相相邻邻的的潮潮差差几几乎乎相相等等，两两次次相相邻邻的的高高潮潮位位之之间间的的时时间间间间隔隔几几乎乎相相同同，约约12h25min。我我国国大大多多数数港港口口的的潮潮汐汐属于此种情况。属于此种情况。(二二)日潮日潮 周周期期为为一一个个太太阳阳日日的的潮潮汐汐，每每日日只只有有一一次次水水位位涨涨落落；如如北北海海港港的的潮潮汐属于此种情况。汐属于此种情况。(三三)混合潮混合潮 两种情况两种情况 1.不不正正规规半半日日潮潮混混合合潮潮，实实质质是是不不正正规规半半日日潮潮，在在一一个个太太阳阳日日中中也也是是两两次次高高潮潮和和低低潮潮，但但两两次次相相邻邻的的潮潮高高不不相相等等；如如香香港港港港的的潮潮汐汐属属于于此此种种情情况。况。2.不不正正规规日日潮潮混混合合潮潮，在在半半个个月月中中出出现现日日潮潮天天数数不不到到一一半半，其其余余的的天天数数为不正规半日潮混合潮；如榆林港的潮汐属于此种情况。为不正规半日潮混合潮；如榆林港的潮汐属于此种情况。潮汐类型、潮位基准面、设计潮位潮汐：海洋中的海水受月亮和太阳5平平均均海海平平面面高高程程：即即在在多多年年潮潮位位观观测测资资料料中中，取取每每小小时时潮潮位位观观测测值值的的平平均值，也均值，也称平均潮位称平均潮位。平平均均海海平平面面是是作作为为计计算算陆陆地地海海拔拔高高度度的的起起算算面面。1955年年，规规定定黄黄海海（青青岛验潮站）平均海水面作为全国大地高程海拔高度的起算面。岛验潮站）平均海水面作为全国大地高程海拔高度的起算面。海海图图深深度度基基准准面面就就是是计计算算海海图图水水深深的的起起算算面面，一一般般也也是是潮潮汐汐的的潮潮高高起起算算面，通常也称为潮高基准面。面，通常也称为潮高基准面。海海图图采采用用理理论论深深度度基基准准面面为为海海图图所所标标深深度度的的基基准准面面。这这个个基基准准面面是是理理论论上上可可能能出出现现的的最最低低低低潮潮潮潮面面，要要知知道道海海中中某某日日某某时时某某点点水水深深，只只要要将将海海图图所所标标该该点点水水深深h加加上上翻翻汐汐表表上上该该点点的的该该日日该该时时潮潮高高就就可可得得到到。各各国国所所用用海海图图基基准准面面很很不不一一至至，有有的的国国家家采采用用平平均均大大潮潮低低潮潮面面，有有的的国国家家采采用用观测的最低潮面，有的国家采用平均低潮面。观测的最低潮面，有的国家采用平均低潮面。海海图图深深度度基基准准面面在在大大多多数数时时间间内内都都应应在在水水面面下下，但但又又不不是是最最低低深深度度面面，在在某某些些很很低低的的潮潮位位时时还还会会露露出出来来。1956年年以以后后我我国国基基本本统统一一采采用用理理论论深深度度基基准准面面为为海海图图深深度度基基准准面面，以以理理论论最最低低潮潮位位为为海海图图深深度度基基准准面面，亦亦为为潮位基准面。潮位基准面。二、潮位基准面二、潮位基准面平均海平面高程：即在多年潮位观测资料中，取每小时潮位观测值的61.海港工程中的设计潮位包括：设计高水位、设计低水位；极端高水位、海港工程中的设计潮位包括：设计高水位、设计低水位；极端高水位、极端低水位。极端低水位。各种潮位之间的关系如下图。各种潮位之间的关系如下图。二、设计潮位二、设计潮位1.海港工程中的设计潮位包括：设计高水位、设计低水位；极端高7 2.对对于于海海岸岸港港和和潮潮汐汐作作用用明明显显的的河河口口港港，设设计计高高水水位位应应采采用用高高潮潮累累计计频频率率10%的的潮潮位位，简简称称为为高高潮潮10%；设设计计低低水水位位应应该该采采用用低低潮潮累累计计频频率率90%的潮位，简称为低潮的潮位，简称为低潮90%。3.对对于于海海岸岸港港和和潮潮汐汐作作用用明明显显的的河河口口港港，如如已已有有历历时时频频率率统统计计资资料料，其设计高水位和设计低水位也可分别采用历时累计频率其设计高水位和设计低水位也可分别采用历时累计频率1%和和98%的潮位。的潮位。4.对对于于汛汛期期潮潮汐汐作作用用不不明明显显的的河河口口港港，设设计计高高水水位位和和设设计计低低水水位位应应分分别采用多年的历时累计频率别采用多年的历时累计频率1%和和98%的潮位。的潮位。5.海海港港工工程程的的极极端端高高水水位位应应该该采采用用重重现现期期为为50年年的的年年极极值值高高水水位位；极端低水位应该采用重现期为极端低水位应该采用重现期为50年的年极值低水位。年的年极值低水位。2.对于海岸港和潮汐作用明显的河口港8掌握近岸海流特征掌握近岸海流特征一、近岸海流及其分类一、近岸海流及其分类 海流是海流是流向和流速流向和流速相对稳定的大股海水在相对稳定的大股海水在水平面水平面上的运动。上的运动。它是海水的常见运动形式之一。它是海水的常见运动形式之一。近岸海域近岸海域由于外海潮波运动、大气水团的迁移、风和气压由于外海潮波运动、大气水团的迁移、风和气压的变化的影响以及河川泄流、波浪破碎、地理因素等造成的海的变化的影响以及河川泄流、波浪破碎、地理因素等造成的海水流动，称之为近岸海流。近岸海流主要是受外海海水流动的水流动，称之为近岸海流。近岸海流主要是受外海海水流动的影响，但部分则是近岸水体所特有的，如波浪破碎后造成的沿影响，但部分则是近岸水体所特有的，如波浪破碎后造成的沿岸流和离岸流、河川泄流造成的沿岸流等影响。岸流和离岸流、河川泄流造成的沿岸流等影响。海水的温度、盐度的差异而引起海水的密度分布不均匀，海水的温度、盐度的差异而引起海水的密度分布不均匀，由此产生的由此产生的水平压强梯度力水平压强梯度力是产生海流的是产生海流的内因内因之一。之一。海上风云海上风云和气压层的变化、江河径流和气压层的变化、江河径流等，是海流发生的等，是海流发生的外因外因。掌握近岸海流特征一、近岸海流及其分类9外海海水流动的形式按其生成原因可分外海海水流动的形式按其生成原因可分为：为：风海流、密度梯度流、气压梯度流、风海流、密度梯度流、气压梯度流、补偿流、潮流补偿流、潮流等；按海流与海岸的相对等；按海流与海岸的相对关系，分为关系，分为沿岸流、向岸流、裂流（即沿岸流、向岸流、裂流（即离岸流）离岸流）。在港口与航道工程中，通常所指的近岸海流在港口与航道工程中，通常所指的近岸海流主要有三种：一是潮流；二是河口水流；三主要有三种：一是潮流；二是河口水流；三是沿岸流和裂流。是沿岸流和裂流。外海海水流动的形式按其生成原因可分为：风海流、密度梯度流、气10二、近岸海流的特征二、近岸海流的特征近岸海流一般以近岸海流一般以潮流和风海流潮流和风海流为主。在某些情况下，为主。在某些情况下，由于波浪破碎产生的沿岸流和离岸流等也相当显著。由于波浪破碎产生的沿岸流和离岸流等也相当显著。河口区的水流一般以河口区的水流一般以潮流和径流潮流和径流为主。在某些情况为主。在某些情况下，盐水楔异重流等也相当显著。下，盐水楔异重流等也相当显著。在河口区，从上游来的淡水通过河口区泄入海中，在河口区，从上游来的淡水通过河口区泄入海中，而含有一定盐分的海水则随潮上溯，于是便发生了而含有一定盐分的海水则随潮上溯，于是便发生了盐水与淡水的混合和盐水入侵问题。当河道中径流盐水与淡水的混合和盐水入侵问题。当河道中径流来势较强而潮汐势力较弱时，来势较强而潮汐势力较弱时，淡水因重力密度较小淡水因重力密度较小居于上层而向海中泄出，重力密度较大的盐水位于居于上层而向海中泄出，重力密度较大的盐水位于底层并随潮上溯底层并随潮上溯而形成而形成盐水楔盐水楔。二、近岸海流的特征近岸海流一般以潮流和风海流为主。在某些情况11三、感潮河段内的水流特性三、感潮河段内的水流特性 感潮河段内的水流具有下列特性：感潮河段内的水流具有下列特性：1.在在潮流界和潮区界潮流界和潮区界之间，仅有之间，仅有水位升降水位升降的的现象，而不存在指向上游的涨潮流；现象，而不存在指向上游的涨潮流；2.在在潮流界潮流界以下，以下，涨落潮流涨落潮流呈往复形式，因呈往复形式，因有径流加入，有径流加入，落潮流量大落潮流量大于涨潮流量；于涨潮流量；3.涨潮历时涨潮历时小于小于落潮历时，涨潮历时落潮历时，涨潮历时愈向上愈向上游游愈愈短短。三、感潮河段内的水流特性 感潮河段内的水流具有下列特性：12 在河口区，潮流可以溯河而上，流向河流的在河口区，潮流可以溯河而上，流向河流的上游，上游，潮流所能达到的河流上游最远处潮流所能达到的河流上游最远处称为称为“潮流界潮流界”。潮流界以下的河段内的水流，。潮流界以下的河段内的水流，由于潮流作用，经常发生顺、逆流向的周期由于潮流作用，经常发生顺、逆流向的周期性变化。在潮流界以上河段内的水流，流向性变化。在潮流界以上河段内的水流，流向虽总是顺流而下的，由于还受到潮流的顶托虽总是顺流而下的，由于还受到潮流的顶托作用，作用，水位还有周期性升降的变化水位还有周期性升降的变化，这种水，这种水位变化越向上游越不显著，位变化越向上游越不显著，到完全不受潮波到完全不受潮波影响处影响处称为称为“潮区界潮区界”。在河口区，潮流可以溯河而上，流向河流的上游，潮流所能13四、近岸海流特征值的确定四、近岸海流特征值的确定近岸海区由于近岸海区由于水深、地形水深、地形的影响，在不同位的影响，在不同位置上海流的置上海流的流速、流向流速、流向均发生变化均发生变化。当用水工模型试验、数值计算等方法预测港当用水工模型试验、数值计算等方法预测港区的海流状况时，也必须建立在区的海流状况时，也必须建立在实测资料实测资料的的基础上。基础上。在实测资料不足的情况下，风海流分量可按在实测资料不足的情况下，风海流分量可按有关公式计算。对于建造建筑物以后的海流有关公式计算。对于建造建筑物以后的海流状况，根据工程需要可用状况，根据工程需要可用数值模拟或物理模数值模拟或物理模型试验型试验等方法预测。等方法预测。四、近岸海流特征值的确定近岸海区由于水深、地形的影响，在不同14掌握海岸带泥沙运动规律掌握海岸带泥沙运动规律1.海岸带分类海岸带分类 海岸带分为海岸带分为沙质海岸带沙质海岸带和和淤泥质海岸淤泥质海岸带。带。（1）沙质海岸）沙质海岸 海海岸岸带带一一般般指指泥泥沙沙颗颗粒粒的的中中值值粒粒径径大大于于0.1mm，颗颗粒粒间间无无粘粘结结力力；在在高高潮潮线线附附近近，泥泥沙沙颗颗粒粒较较粗粗，海海岸岸剖剖面面较较陡陡；从从高高潮潮线线到到低低潮潮线线，泥泥沙沙颗颗粒粒逐逐渐渐变变细细，坡坡面面变变缓缓；在在波波浪浪破破碎碎带带附附近近常常出出现现一一条条或或几几条条平平行行于于海海岸岸的的水水下下沙沙堤堤。沙沙质质海海岸岸在在我我国国主主要要分分布布在在海海南南和和广广西沿海及台湾西海岸，如北海港、汕尾港等。西沿海及台湾西海岸，如北海港、汕尾港等。掌握海岸带泥沙运动规律1.海岸带分类15（2）淤泥质海岸）淤泥质海岸 淤淤泥泥质质海海岸岸一一般般指指泥泥沙沙颗颗粒粒中中的的中中值值粒粒径径小小于于0.03mm，其其中中的的淤淤泥泥颗颗粒粒之之间间有有粘粘结结力力，在在海海水水中中呈呈絮絮凝凝状状态态；滩滩面面宽宽广广，坡坡度度平平坦坦，一一般般为为1/25001/500。我我国国淤淤泥泥质质海海岸岸长长达达4000km以以上上，主主要要分分布布在在辽辽东东湾湾、渤渤海海湾湾、莱莱州州湾湾和和苏苏北北沿沿海海以以及及长长江江口口、杭杭州州湾湾、珠珠江江口口等等大大江江口口、杭杭州州湾湾、珠珠江江口口等等大大江、大河河口三角洲地带。江、大河河口三角洲地带。（2）淤泥质海岸16 2.海岸带的泥沙来源海岸带的泥沙来源 海岸带的泥沙来源有海岸带的泥沙来源有河流来沙河流来沙、邻近岸邻近岸滩来沙滩来沙、当地崖岸侵蚀来沙和海底来沙当地崖岸侵蚀来沙和海底来沙。一。一般以邻近岸滩搬运来的泥沙为主；在般以邻近岸滩搬运来的泥沙为主；在河口附河口附近近，泥沙可能主要，泥沙可能主要来自河流来自河流；当海岸发生较；当海岸发生较快的侵蚀时，也能供应较多的泥沙。快的侵蚀时，也能供应较多的泥沙。2.海岸带的泥沙来源17 3.海岸带泥沙运动的一般规律海岸带泥沙运动的一般规律 海岸带泥沙运动的一般规律如下：海岸带泥沙运动的一般规律如下：（1）沙沙质质海海岸岸的的泥泥沙沙运运移移形形态态有有推推移移和和悬悬移移两种。两种。（2）淤淤泥泥质质海海岸岸的的泥泥沙沙运运移移形形态态以以悬悬移移为为主主，对对较较细细颗颗粒粒的的海海岸岸底底部部可可能能有有浮浮泥泥运运动动，对对较粗颗粒较粗颗粒的海岸底部有的海岸底部有推移质推移质运动。运动。（3）海海岸岸带带泥泥沙沙运运动动方方式式可可分分为为与与海海岸岸线线垂垂直的横向运动和与海岸线平行的纵向运动。直的横向运动和与海岸线平行的纵向运动。3.海岸带泥沙运动的一般规律184.波浪和海流对泥沙的作用波浪和海流对泥沙的作用 海岸港的淤积是泥沙在波浪和海流等动力因素综海岸港的淤积是泥沙在波浪和海流等动力因素综合作用下的结果合作用下的结果 （1）波浪的作用）波浪的作用 在在沙沙质质海海岸岸，波波浪浪是是造造成成泥泥沙沙运运动动的的主主要要动动力力。大大部部分分泥泥沙沙运运动动发发生生在在波波浪浪破破碎碎区区以以内内，当当波波浪浪的的传传播播方方向向与与海海岸岸线线斜斜交交时时，波波浪浪破破碎碎后后所所产产生生的的沿沿岸岸流流将将带带动动泥泥沙沙顺顺岸岸移移动动，沿沿岸岸泥泥沙沙流流若若遇遇到到突突堤堤等等水水工工建建筑筑物物则则将将从从其其根根部部开开始始淤淤积积，逐逐渐渐改改变变该该处处海海岸岸线线的的走走向向。如如沿沿岸岸泥泥输输沙沙量量不不大大，新新海海岸岸线线可可不不致致延延伸伸到到堤堤头头，即即达达到到新新的的动动力力平平衡衡；如如沿沿岸岸输输沙沙量量很很大大，则则新新海海岸岸线线不不断断向向海海方方增增长长终终将将达达到到堤堤头头，在在口口门门附附近近形形成成浅浅滩滩。对对于于岛岛式式防防波波堤堤，因因堤堤后后波波浪浪掩掩护护区区内内沿沿岸岸输输沙沙动动力力减减弱弱，泥泥沙沙将将在在堤堤后港域内后港域内从岸边向海方淤积从岸边向海方淤积，严重时可形成连岛坝。，严重时可形成连岛坝。4.波浪和海流对泥沙的作用 海岸港的淤积是泥沙在19在在淤泥质海岸淤泥质海岸，波浪主要起掀沙波浪主要起掀沙作用，掀起作用，掀起的泥沙除随潮输移外，风后波浪消弱又常形的泥沙除随潮输移外，风后波浪消弱又常形成成浮泥浮泥。此种浮泥除自身可能流动外，又易。此种浮泥除自身可能流动外，又易为潮流掀扬，转化为悬移质，增加了随潮进为潮流掀扬，转化为悬移质，增加了随潮进入港区和航道的泥沙数量。入港区和航道的泥沙数量。在淤泥质海岸，波浪主要起掀沙作用，掀起的泥沙除随潮输移外，风20（2）海流的作用在淤泥质海岸，在淤泥质海岸，潮流潮流是输沙的主要动力，涨是输沙的主要动力，涨潮流强于落潮流的地区，涨潮流的方向指向潮流强于落潮流的地区，涨潮流的方向指向输沙方向，在波浪较弱的海岸区，潮流可能输沙方向，在波浪较弱的海岸区，潮流可能是掀沙的主要因素，潮流挟带泥沙进入港区是掀沙的主要因素，潮流挟带泥沙进入港区和航道后，由于动力因素减弱，降低了挟沙和航道后，由于动力因素减弱，降低了挟沙能力，导致落淤。能力，导致落淤。在在沙质海岸狭长海湾及海峡沙质海岸狭长海湾及海峡等地形条件下，等地形条件下，海流流速较大，可对泥沙运动起主导作用，海流流速较大，可对泥沙运动起主导作用，海流不仅起输沙作用，还起掀沙作用海流不仅起输沙作用，还起掀沙作用。（2）海流的作用在淤泥质海岸，潮流是输沙的主要动力，涨潮流强21 5.河口外海岸港的淤积，除受波浪和海流对河口外海岸港的淤积，除受波浪和海流对浅滩泥沙作用的影响外，河流的部分下泄泥浅滩泥沙作用的影响外，河流的部分下泄泥沙还可能直接进港。沙还可能直接进港。6.在河口区，由于迳流和潮流等共同作用，在河口区，由于迳流和潮流等共同作用，常形成拦门沙碍航，常形成拦门沙碍航，盐淡水交汇造成淤泥颗盐淡水交汇造成淤泥颗粒的絮凝现象粒的絮凝现象，促进了泥沙的淤积，促进了泥沙的淤积，淤积淤积的的部位部位常在常在盐水楔顶端的滞流点盐水楔顶端的滞流点附近。附近。5.河口外海岸港的淤积，除受波浪和海流对浅滩泥沙作用的22掌握内河的特征水位、泥沙运动规律 一、特征水位一、特征水位 常见的特征水位有下列几种：常见的特征水位有下列几种：1.最高水位：即在研究时期内出现的最高水位。最最高水位：即在研究时期内出现的最高水位。最高水位有：月最高水位、年最高水位、历年最高水高水位有：月最高水位、年最高水位、历年最高水位。位。2.最低水位：即在研究时期内出现的最低水平。最最低水位：即在研究时期内出现的最低水平。最低水位有：月最低水位、年最低水位、历年最低水低水位有：月最低水位、年最低水位、历年最低水位。位。3.平均水位：在研究时期内水位的平均水位：在研究时期内水位的算术平均值算术平均值，又，又可分为：月平均水位、年平均水位、历年平均水位。可分为：月平均水位、年平均水位、历年平均水位。掌握内河的特征水位、泥沙运动规律234.平均最高水位：每年最高水位的算术平均值。平均最高水位：每年最高水位的算术平均值。5.平均最低水位：每年最低水位的算术平均值。平均最低水位：每年最低水位的算术平均值。6.正常水位：正常水位：多年水位平均值多年水位平均值。7.中水位：在研究时期的中水位：在研究时期的水位累积曲线水位累积曲线（历时（历时曲线）上相当于曲线）上相当于历时历时50%的水位。的水位。4.平均最高水位：每年最高水位的算术平均值。24二、泥沙运动的一般规律二、泥沙运动的一般规律泥沙运动的基本状态，床面上的泥沙，既具有可动泥沙运动的基本状态，床面上的泥沙，既具有可动性，也具有对运动的抗拒性，因此，在一种水流条性，也具有对运动的抗拒性，因此，在一种水流条件下，它会保持静止状态；在另一种水流条件下，件下，它会保持静止状态；在另一种水流条件下，它会随水流运动，泥沙由静止状态变为运动状态的它会随水流运动，泥沙由静止状态变为运动状态的临界水流条件临界水流条件，即为起动流速，当流速小于起动流，即为起动流速，当流速小于起动流速时它保持静止。速时它保持静止。由于海水在重力作用下由河源至河口不断做功，水由于海水在重力作用下由河源至河口不断做功，水流对地面疏松物质（泥沙或砾石）有显著的侵蚀作流对地面疏松物质（泥沙或砾石）有显著的侵蚀作用，其中用，其中随河水流动的固体颗粒随河水流动的固体颗粒，即称为泥沙（或，即称为泥沙（或固体迳流）。固体迳流）。二、泥沙运动的一般规律泥沙运动的基本状态，床面上的泥沙，既25 泥泥沙沙在在水水中中的的运运动动状状态态，主主要要可可分分为为三三大大类类，即即悬悬移移质质运运动动、推推移移质质运运动动和和河河床床（层层移移）质质运运动动状态。状态。（一）悬移质运动（一）悬移质运动 天天然然河河道道水水流流多多属属紊紊动动水水流流，在在紊紊流流中中存存在在许许多多大大小小不不等等的的紊紊动动涡涡体体，相相互互掺掺混混着着前前进进，在在紊紊流流层层之之间间不不断断的的产产生生动动量量交交换换，从从而而引引起起水水流流运运动动要要素素（流流速速、压压强强等等）的的脉脉动动。河河床床上上的的泥泥沙沙被被水水流流冲冲起起来来以以后后，如如遇遇到到足足够够的的紊紊动动涡涡体体，就就会会悬悬浮浮在在水水中中，成成为为悬悬移移质质。悬悬移移质质有有一一定定的的运运动动规规律律，当当水水流流条条件件、泥泥沙沙条条件件发发生生变变化化时时，悬悬移移质质运运动动也也要要按按一一定定的的规规律律发发生生变变化化，同同时时会会引引起起河河床床的的冲冲淤淤变变化。化。泥沙在水中的运动状态，主要可分为三大类26（二）推移质运动（二）推移质运动 河河流流中中相相对对较较粗粗的的泥泥沙沙受受水水流流的的作作用用在在河河底底附附近近滚滚动动或或滑滑动动，或或连连滚滚带带滑滑向向前前移移动动，经经常常与与河河床床保保持持接接触触。这这种种泥泥沙沙被被称称为为推推移移质质。当当床床面面上上有有一一定定数数量量的的推推移移质质运运动动时时，河河床床表表面面往往往往形形成成起起伏伏的的沙波。沙波。推推移移质质与与悬悬移移质质是是互互相相联联系系的的，在在同同一一种种水水流流状状态态下下，推推移移质质中中颗颗粒粒较较小小的的部部分分与与悬悬移移质质中中颗颗粒粒较较粗粗的的部部分分构构成成彼彼此此交交错错状状态态。前前者者主主要要以以推推移移的的方方式式运运动动，但但也也可可能能表表现现为为暂暂时时的的浮浮游游，后后者者主主要要以以悬悬移移的的方方式式运运动动，但但也也可可表表现现在在暂暂时时的的滚滚动动或或跃跃移移。就就同同一一个个泥泥沙沙组组成成来来说说，在在较较弱弱的的水水流流情情况况下下可可以以表表现现为为推推移移质质，在在较较强强的的水水流流情情况况下下，也也可可表表现为悬移质。现为悬移质。(随机现象随机现象)（二）推移质运动27（三）跃移质运动（三）跃移质运动(经典的理论不这么分类经典的理论不这么分类)半悬移质泥沙时而浮在上面，时而沉在半悬移质泥沙时而浮在上面，时而沉在床面顺河底移动。固体颗粒上升和下降均取床面顺河底移动。固体颗粒上升和下降均取决于接近河床表面处的垂直分速变化。决于接近河床表面处的垂直分速变化。层移质运动层移质运动 在河床表层在河床表层,泥沙集体成层运动泥沙集体成层运动,称为层称为层移质运动。移质运动。（三）跃移质运动(经典的理论不这么分类)28掌握风级、风速对照表、大风、风玫瑰图、降水掌握风级、风速对照表、大风、风玫瑰图、降水 一、风的基本资料一、风的基本资料 风风的的特特征征是是用用风风速速和和风风向向两两个个量量值值来来表表示示的的。风风速速是是空空气气在在单单位位时时间间内内所所运运动动的的距距离离，单单位位一一般般用用米米/秒秒（m/s）表表示示。风风向向，即即风风之之来来向向，一一般般用用16个个方方位位来来表表示示，在在海海上上多多用用罗罗盘盘来来测测定定。在在海海上上，当当无无风风速速仪仪时时，常利用海上的物象特征观测风速和风向常利用海上的物象特征观测风速和风向。掌握风级、风速对照表、大风、风玫瑰图、降水 一、风的基本资料29二、风级、风速对照表二、风级、风速对照表 目目前前的的风风速速用用蒲蒲福福风风级级来来表表示示，见见表表1E411016-1。蒲蒲福福风风级级按按风风速速大大小小不不同同分分为为12级。级。蒲福风级表蒲福风级表 见书上表1E411016-1 二、风级、风速对照表30 三、大风三、大风 风风速速为为17.220.7m/s或或风风力力超超过过8级级的的风风称称为为大大风风。一一日日如如有有此此级级风风出出现现，即即视视为为大大风风日日。大大风风对对航航运运及及海海上上作作业业都都有有很很大大危危害害，常常造造成成重重大大事事故故；如如与与天天文文高高潮潮相相遇遇，常常形形成风暴潮，使海水泛滥，危害更严重。成风暴潮，使海水泛滥，危害更严重。我我国国沿沿海海，东东海海沿沿岸岸大大风风最最多多；其其次次是是黄黄海海、渤渤海海沿沿岸岸；南南海海沿沿岸岸大大风风最最少少。一一般般沿海岛屿的大风比大陆岸边的大风多。沿海岛屿的大风比大陆岸边的大风多。三、大风31 四、风玫瑰图四、风玫瑰图 在在收收集集到到气气象象台台站站的的风风资资料料后后，应应整整理理绘绘制制成成风风玫玫瑰瑰图图（风风况况图图）供供工工程程规规划划设设计计用用。所所谓谓风风玫玫瑰瑰图图是是指指用用来来表表达达风风的的时时间间段段、风风向向、风风速速和和频频率率四四个个量量的的变变化化情情况况图图。风风玫玫瑰瑰图图一一般般按按16个个方方位位绘绘制制。这这四四个个量量有有各各种种不不同同的的组组合合方方式式，而而且且一一幅幅风风玫玫瑰瑰图图也也常常常常不不能能表表达达出出这这四四个个量量的的全全部部情情况况，所所以以常常按工程需要绘制各种形式的风玫瑰图。按工程需要绘制各种形式的风玫瑰图。四、风玫瑰图32 1风风向向频频率率玫玫瑰瑰图图，将将多多年年观观测测资资料料分分方方向向统统计计后后，用用百百分分数数表表示示风风在在各各个个方方向向上上的的出出现现次次数数（频频率率）。并并以以一一定定比比例例在在极极坐坐标标上上绘绘制制而而成成，见见图图IE411016-1。图图中中某某一一方方向向的的线线段段长长度度与与图图例例中中单单位位长长度度的的比比值值即即为为该该方向风的频率值。方向风的频率值。1风向频率玫瑰图，将多年观测资料分方向统计后，用百分33 2最最大大风风速速玫玫瑰瑰图图：从从多多年年的的观观测测资资料料中中找找出出各各向向多多年年内内的的最最大大风风速速以以一一定定比比例例绘绘于于极极坐坐标标上上而而成成，见见图图1E411016-2。图图中中某某一一方方向向的的线线段段长长度度与与图图例例中中单单位位长长度度的的比比值值即即为该方向的最大风速。为该方向的最大风速。2最大风速玫瑰图：从多年的观测资料中找出各向多年内34一级建造师培训港口航道工程专业技术课件35 3、大大于于某某一一风风级级的的风风频频率率玫玫瑰瑰图图：如如需需要要绘绘制制大大厂厂等等于于6级级风风的的频频率率玫玫瑰瑰图图，将将各各向向大大于于和和等等于于此此级级以以上上的的次次数数相相加加，并并以以全全部部观观测测数数除除之之即即得得，见见图图1E41l016-3。图图中中某某一一方方向向的的线线段段中中阴阴影影部部分分长长度度与与图图例例中中单单位位长长度度的比值即为该方向大于等于的比值即为该方向大于等于6级风的频率。级风的频率。3、大于某一风级的风频率玫瑰图：如需要绘制大厂等于6级36一级建造师培训港口航道工程专业技术课件37 4、大风日：、大风日：指指在在某某一一观观测测时时段段中中出出现现超超过过某某一一风风速速（如如8级级风风的的风风速速）的的天天数数，如如一一天天的的观观测测中中出出现现一一次次或或多多次超过此值的风速，均称为一个大风日。次超过此值的风速，均称为一个大风日。5、台风与热带风暴：、台风与热带风暴：台台风风是是发发生生在在东东经经1800以以西西的的北北太太平平洋洋和和南南中中国国海海的的热热带带低低压压气气旋旋(风风暴暴)。世世界界气气象象组组织织将将太太平平洋洋的的风风暴暴分分为为三三个个等等级级：中中心心最最大大风风力力在在12级级或或12级级以以上上的的风风暴暴称称为为台台风风，1011级级风风暴暴称称为为强强热热带带风风暴暴，89级级风风暴暴称称为为热热带带风风暴暴。低低于于8级级的的称称为为热带低压。热带低压。4、大风日：38五、降水五、降水 水水以以液液态态或或固固态态从从空空中中降降向向地地面面的的自自然然现现盘，称为降水。盘，称为降水。1、降降水水量量量量，系系指指空空中中降降到到地地面面上上的的液液态态以以及及固固态态(融融化化后后)的的水水量量，未未经经蒸蒸发发、渗渗透透、流流失失而而在在水水平平面面上上的的积积聚聚深深度度。降降水水量量以以毫毫米米为单位，取一位小数。为单位，取一位小数。2、降降水水强强度度，系系指指在在单单位位时时间间内内的的降降水水总总量量，通通常常取取1h或或1d为为单单位位时时间间。我我国国沿沿海海各各港口多年平均降水量见表港口多年平均降水量见表1E411016-2。五、降水 水以液态或固态从空中降向地面的自然39