华润电力海丰电厂防波堤工程防波堤断面物理模型试验研究

防波堤的安全 与稳定对一个港口的运营及 安全具有重要 的意义，一直 是港口工程中普遍关注的问 题。人们大多采用 波浪断面物理 模型试验和数学模型似火焰 的方法来研究这个 问题，但由于 断面结构形式多变，并且波 浪与建筑物相互作 用十分复杂， 对其机理掌握不够充分，因 此波浪断面物理模 型试验更为常 用和可信。孙精石[1]曾在上世纪8 0 年代对鲅鱼 圈港防波堤断 面块体与护底块石稳定性及 失稳率，波浪反射 系数、爬高和 越浪，胸墙稳定性及波压力 、浮托力的测量等 进行了 详细的介绍 ；20 04 年杨洪旗 [2 ]对 防波堤模型 试验进 行系统 研究；黄海龙 [3 ]针对核电站海 域的特点对波 浪作用下 防护断 面的稳定性进 行研究，连卫 东[4 ]等人对烟台 港龙口港 区防波堤波浪 断面试验开展了研究，研究 了断面稳定性，越 浪及堤后次生 波等。早期的试验研究多采 用规则波，目前， 防波堤断面试 验多采用不规则波进行，一 般用规则波校核直 立式结构的稳 定。本文介绍的是不规则波 作用下下的华润电 力海丰电厂防波堤工程防波堤断面物理模型试验研究。
电机式式造波机造波并选用合适的波谱按《波浪模拟规程》要求进行波要素，进行了斜坡式断面的稳定性、越浪量及
堤后次生波试验。试验结果表明在各种试验工况组合下，堤后各部位及扭王块体保持稳定，迎浪面堤脚块石、抛石平
台失稳。
关键词：海丰电厂；防波堤；断面；波浪试验
中图分类号：U656. 2
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973（2011）10- 0161- 02
断面模型中的扭王字块、栅栏板均按文献[5]所给示图采用混 合材料配制，重量偏差与几何尺寸误差均满足文献[6]的要求。胸 墙采用水泥加铁粉配制，断面模型中各种块石按重力比尺挑选， 质量偏差控制在±5%以内。波浪率定、不同重量扭王字块和块 石的稳定性以及越浪量计算均按文献[6]的要求进行。
四、试验成果分析 试验分别对三 个断面各部分的稳定进行观 察；测定断面 一和断面二堤 前、堤后的波高，测定越浪 水舌厚度。由试验 发现，总体上 ，堤顶水舌厚度随着堤顶高 程的增加呈逐渐递 减的趋势，堤后次生波也随越浪的逐步减少而递减。 1．稳定 断面采用迎浪 面、堤顶及背浪面均由扭王 护面的形式， 迎浪面堤脚采用 0 .8~ 1.0 t 大块石抛石棱体护底，护底顶高程 为- 4.6 2m ，设置有 12 .5m 宽的平台，平台顶高程为-2 .12 m ， 平台前半部采用 1 .0~ 2.0 t 大块石护面，用以掩护后半部平铺 的扭王块体，- 2.1 2m 平台和护底之间采用 1 ：2 斜坡连接， 堤顶高程为+6 .0m ，堤顶宽为 1 0.0 m ，堤顶和迎浪面及背浪 面均采用 1 ：1 .5 斜坡连接，堤顶及斜坡采用 12 .0t 扭王字 块体护面，扭王字块体采用 0.8 ~1 .0 t 块石垫层，防波堤被浪 面和迎浪面结构对称。 护脚 0 .8~ 1.0 t 块石不能满足要求，试验中对断面进行了 优化，采用 1 ~2 .0t 块石代替 0 .8 ~1 .0t 块石，在设计高潮位 1 .97 m 及相应 5 0 年一遇波浪 H s = 5.8m、T = 9.9s 作用下， 约有 7%块石 失稳，波浪作用两个小时后处于 平衡状态，未 见露出堤心石，基本能满足稳定要求。 迎 浪 面平 台 1 .0~2.0 t 大 块 石在 50 年 一 遇波 浪 Hs = 5.8m、T = 9.9s 作用下，约有 37 %滚落或被波浪带至平 铺扭王块体上 ，坡肩附近局部露出堤心石 ，大部分块石被波 浪向前带，不能满足稳定要求。 设计断面中堤顶及两侧和宽肩台连接斜坡采用 1 2.0 t 扭 王字块，在各 级和相应波浪要素组合作用 下，只有极端高潮 位 时，迎 浪面 坡肩 处扭 王字 块体 在个别 大波 作用 时晃 动， 1 2.0 t 扭王字块可以满足稳定要求。 2．堤后次生波高 试验中测量了 堤后波高及堤顶水体高度， 各级水位及相 应波浪组合作用下堤后波高及堤顶水舌厚度如表 2 所示。
一、工程概况 华润电力海丰 电厂位于红海湾，根据《汕 尾市港口总体 规划》，本项目选址位于了哥咀至赤石河出口岸线，是总体规 划中的港口发展岸线（小莫作业区）。本项目西侧1 .8 k m 为海 丰石化加工储运（生产）基地。 由于防波堤结构断面和波浪作用条件较复杂，护面稳定、 越浪量计算与 现有经验公式的适用条件不 完全一致，为了验 证防波堤断面 结构在波浪作用下的稳定性 、确定堤顶高程和 对防波堤结构 特别是堤脚块石进行优化， 需对防波堤断面结 构进行物理模型试验。 二、试验条件 1．试验水位（当地理论最低潮面） 极端高水位：+3 .15 m 设计高水位：+1 .97 m 设计低水位：0 .21 m
收稿日期：2 01 1- 0 7- 05 作者简介：郝青玲，海军南海工程设计院。
极端低水位：- 0.4 1m
图1 防波堤平面布置图 2．波浪要素
波 浪要 素与 中交 第四 航务 工程 勘察 设计 院有 限公 司提 供。
表1 潮位波要素
潮 位（ m）
波高（m ）
周期 （s）
波向
重现 期（ 年一 遇）
6.3
断面中的扭王块体均按文献 5 试验按照港口工程技术规 范及波浪模型 试验规程进行，试验采用不 规则波，不规则波 波谱取ＪＯＮ ＳＷＡＰ谱，按正态重力相 似准则设计模型。 模型长度比尺为λ=3 5。
将特征波要素输入计算机，按模型比尺计算产生造波讯号， 控制造波机产生相应的不规则波序列。不规则波波数大于 12 0 个，每组试验重复三次，取其均值作为试验值，结构稳定试验 时，波浪连续作用相当于原体一个风暴潮过程（约 3h ）。
第 11 卷 第 10 期 2011 年 10 月
中国水运 Chi na Wat er Tr a ns por t
Vol . 11 Oc t obe r
No. 10 2011
华润电力海丰电厂防波堤工程
防波堤断面物理模型试验研究
Байду номын сангаас郝青玲
（海军南海工程设计院，广东 湛江 524003）
摘 要：模型按重力相似准则设计，根据试验设备、现有块体重量及试验要求，3 个断面选用相同长度比尺 3 5。采用
分用以消 除波浪的二次反射。波高及波 浪爬高采用电容式波 高仪量测，越浪量采用集水称重法量测。
试验按照港口工程技术规范及波浪模型试验规程进行，试
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中 国水 运
第 11 卷
验采用不规则波和规则波，按正态重力相似准则设计模型。模 型长度比尺为λ=35 。不规则波波谱取ＪＯＮＳＷＡＰ谱，将 特征波要素输入计算机，按模型比尺计算产生造波讯号，控制 造波机产生相应的不规则波序列。不规则波波数大于 1 20 个， 每组试验重复三次，取其均值作为试验值，结构稳定试验时， 波浪连续作用相当于原体一个风暴潮过程（约 3 h ）。
10.2
sse
50
3.15
5.2
10
sse
10
5.8
9.9
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50
1.97
4.9
9.7
sse
10
3.3
8.6
sse
2
4.8
9.3
sse
50
0.21
4.4
9.2
sse
10
3．试验断面
本试验共有一个断面，为斜坡式断面。
三、试验设备与方法
试验 在河海大学风 浪水槽中进行 ，水槽长8 0 ｍ、宽1 .0 ｍ、高1 .5ｍ，水槽一端安装不规则造波机，另一端设置消波 系统，水 槽纵向分为两部分，一部分铺 设试验断面，另一部