第四章 聲名卓著的海洋工程 海堤——最早的海洋工程
在河口、海岸地區,為了防止大潮的高潮和風暴潮的泛濫及其伴隨風浪的侵襲造成土地淹沒,在沿岸原有地麵上修築的一種專門用來擋水的建築物稱為海堤。中國江蘇長江以南和浙江一帶也稱為海塘。海堤也是圍海工程的重要工程設施。
譽為我國古代三大工程之一的海堤
在我國沿海的江蘇、上海、浙江地區,有這樣一條蜿蜒數千米的海堤。它北起江蘇的連雲港,南至浙江的蒼南縣,像一座鋼鐵長城鎮守著這一帶的海岸,防禦著海水倒灌、海浪越頂,護衛著堤內廣闊的灘塗和萬千生靈。正因為它規模宏大,曆史悠久,人們常把這千裏海堤與萬裏長城大運河一起譽為中國古代的三大工程。
1.防護標準
海堤工程首先要確定其級別或防護標準,而防護標準應根據具體保護岸段的需求,綜合地考慮工程規模與投資,保護岸段的重要性與實際經濟效益來確定。保護岸段常涉及多種產業或行業,今後將會更多地進行綜合開發,而目前不同產業或行業多有各自的防護標準。
工程的分級標準要通過設計重現期體現,主要是工程建築物設計潮位、設計波高的重現期問題。
(1)設計潮位。根據實測資料進行頻率分析,一般需具有20年以上的潮位極值資料。頻率分析的分布線型,海岸地區常采用耿貝爾分布,河口地區常采用皮爾遜分布模式可參見有關水文學專業書籍。
(2)設計波要素。與重現期標準相應的波要素值,需根據多年實測波浪年極值資料,進行波候分析,即中、長期頻率分析確定。一般要求具有15年以上資料,常采用年有效波高赫茲的極值進行頻率分析,尋求其長期分布,分布模式多采用皮爾遜Ⅲ型分布。
2.結構型式
根據沿海岸段保護與劃定陸上開發區的需求修建海堤,在平麵布置上應使海堤堤線平順,並盡可能避開強風、波浪和水流的正麵襲擊,必要時堤線可布置成折線或弧線。海堤的斷麵結構型式及其尺度的確定與當地的水深、海岸動力因素、地基特性、建築材料來源和施工條件等有關。海堤斷麵可以分成斜坡堤和陡牆堤兩種主要形式,以及兩者結合的混成堤型式。
(1)斜坡堤。這是最常用的斷麵型式,主要為梯形斷麵,內外都用單一斜坡,外坡比內坡較平坦。為了節省土方,也有將外坡改成折坡,高潮位以上保留較坦坡度有利於消減波浪作用,高潮位以下改用陡坡。在地基較軟弱、波浪作用較強情況下,臨海一側的外坡也常采用平均高水位處加設平台(戧台),有利於削減波浪能量、降低地基荷載,也便於施工與管理,平台上、下也可采用不同坡度,上坡可較陡使波浪爬高減小,降低堤頂高程。