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人工島堤頂高程的主要影響因素分析
國內現行行業標準《海堤工程設計規范》對沿海堤防允許越浪控制也有一定標準，以下是小編搜集整理的一篇探究人工島堤頂高程影響因素的論文范文，供大家閱讀查看。
“離岸建島”是目前國際上最前沿的一種理念，它在解決土地短缺問題的同時，又可保持海岸線的原貌，因此被許多國家和地區所認同，是當前圍海造地的新方向。人工島堤頂高程的確定，直接影響建設方案、工程投資、后方場地安全、人文景觀視覺，而對該高程設計標準的選取卻一直存有爭議。本文在總結現有相關標準的基礎上，就影響人工島堤頂高程主要因素如防護標準、設計潮位、越浪量的選取進行分析，希望能為相關工程設計和規范制定提供參考。
1、防護標準(重現期)
填海工程防護標準可參照水利工程海堤和水運工程護岸以及堤防規范(國標)確定。
1.1國標及行業標準
現有國家標準《防洪標準》對重現期的選用標準是根據防洪保護對象的社會經濟地位重要程度和人口數量來劃分的，見表1。
GB?T50805—2012《城市防洪工程設計規范》對重現期的選用和國標基本相同。現行行業標準《海堤工程設計規范》及《堤防工程設計規范》對防洪標準的重現期是根據海堤的工程級別劃分的，見表2。
1.2各省地方標準
目前全國各地海堤建設主要依據《海堤工程設計規范》，并根據各地的實際情況對建設標準做了適當的調整和提高。上海市海堤建設標準普遍較高，主要依據《上海市海堤規劃》，2010年前采用的是100a一遇潮位，近期采用的是200a一遇潮位遭遇12級風;農村及城鄉結合地區規劃標準為100a一遇潮位遭遇11級風。浙江省原海堤總體防御能力較低，多為20～50a一遇標準。9417號臺風后，把防御能力偏低的1000km海堤全部建成了50a一遇的的海堤。山東省確定特大城市和大城市河道防洪標準重現期為50～100a一遇。
1.3國外標準
國外對于海堤防潮標準的選取主要針對重要海堤或海河口的堤防，且選取的標準都很高。英國倫敦泰晤士河口的防護標準采用1000a一遇，加拿大哥倫比亞省海岸帶防護標準為200a一遇，美國最新發布的海岸防護手冊為100a一遇。我國人工島島堤設計一般按港口建筑物劃分，設計使用年限一般為50a;結合《防洪要求》，綜合國內已建人工島規模，島上居住人口可按一般城鎮考慮，防洪等級取50a也是合理的，重要以及特別重要的人工島除外。
2、設計潮位與設計波浪
2.1設計潮位選取
JTS151-1—2011《防波堤設計與施工規范》及JTJ300—2000《港口及航道護岸工程設計與施工規范》中設計水位一般取設計高水位。《海堤工程設計規范》和《海港水文規范》中要求設計高水位采用極值同步差比法與附近不少于連續20a資料的長期潮(水位)站資料進行同步相關分析。
2.2設計波浪選取
《海港水文規范》規定:在進行直墻式、墩柱式、樁基式和一般的斜坡式建筑物的強度和穩定性計算時，設計波浪的重現期應采用50a。破壞后不至于造成重大損失的斜坡式護岸等非重要建筑物，其設計波浪的重現期可采用25a;對于大水深的重要建筑物，當重現期100a的波高大于或等于重現期50a的同一波列累計頻率的波高1.15倍時，其設計波浪的重現期可采用100a，且極端高水位的重現期可相應調整為100a。
《灘海環境條件與荷載技術規范》對灘海建筑物安全等級，設計波浪的重現期標準規定與《海港水文規范》選用一致。英國《海上建筑物》規范規定在波浪力作用下具有準靜力反應特性的結構物，其涉及波浪的重現期為50a;日本《防波堤構造集覽》中1965—1985年間建造的標明涉及波浪重現期的防波堤斷面共46個，其中44座設計波浪的重現期為50a。
2.3設計組合-國內標準
設計潮位的重現期可選擇與波浪重現期相同，如浙江、廣西的標準，認為沿海地區出現的高潮位主要由臺風增水形成，與波浪的關系密切，且堤前破碎波高與潮位有關;另一種觀點則認為潮、浪同頻率偏于安全，使海堤設計標準過高，投資過大，如福建標準。
2.4設計組合-香港標準
香港行業標準《PortWorkDesignManual》要求在設計波浪條件時要一并考慮相應的水位。設計使用期為50a的海事結構，應考慮表3的組合。
2.5設計水位上升值
《2001—2010年全球極端氣候事件報告》指出，2001—2010年全球平均海平面比1880年升高了20cm，上升速度為3mm?a。最新《海港水文規范》中提及:根據海港工程的重要性，需考慮當地海平面上升時，工程使用期內的上升值可參照《中國海平面公報》中的有關數據。該公報中的數值同《2001—2010年全球極端氣候事件報告》基本相同。一般水工建筑物的使用年限50a，可考慮設計使用期間堤前設計水位的升高至少15cm。人工島偏重海堤，因此設計潮位與設計波浪可選擇50a一遇的極端高水位和50a一遇波浪組合。也可參照香港規范，按極端荷載條件下波浪和水位的組合進行校核并適當考慮堤前設計水位的升高值。
3、堤頂越浪量
國內現行行業標準《海堤工程設計規范》對沿海堤防允許越浪控制也有一定標準，一些省市對越浪量的標準提出了相應規定(表4)。香港行業標準《PortWorkDesignManual》與歐洲Eurotop聯合研究計劃的規定見表5。日本現行行業標準《港灣の施設の技術上の基準》分3種方式作出了更為細致的規定(表6)。
我國現有規范就越浪量選取僅考慮海堤結構本身，未涉及堤后建筑物及使用者的安全，在設計時可根據海堤后方規劃及使用要求，參照國外規范來確定人工島的越浪量。
4、案例分析
4.1大連某人工島(外海斜坡段)
1)依據JTJ300—2000《港口與航道護岸工程設計與施工規范》第4.2.2條，護岸頂高程=設計高水位+(0.8～1.0)H13%，取6.50m。
2)依據《海堤工程設計規范》確定護岸后方高程。護岸堤頂高程根據設計高潮位、波浪爬高及安全加高值計算。其中越浪量波浪爬高可分別按《海堤工程設計規范》和《海港水文規范》計算，本設計斷面在靜水位上、下半個波高范圍內設置棧臺，棧臺寬9.44m，為0.5～2倍波高，可根據《海港水文規范》波浪爬高相應減少10%～15%，結果見表7。
3)斷面、整體物模試驗結果見表8。
本設計護岸頂高程岸從景觀角度出發，最終為6.5m，后方陸域高程采用50a一遇的極端高水位和設計波浪組合，越浪量按0.05m3?(m·s)控制，則后方陸域的高程為10.0m。本設計為了降低后方高程，在距前沿10.0m范圍最大水流厚度設截水溝，距前沿20m范圍內無車道、無建筑物，從護岸頂起坡后再設置直立擋浪墻，最終墻頂高程為9.50m。
4.2港珠澳口岸人工島
設計工況選擇50a一遇波浪與高潮位組合，越浪量控制采用100a一遇組合，其人工島堤頂高程最終按越浪量控制，具體防護標準和越浪量標準見表9。
5、結語
一般人工島高程的確定可采用以下標準:防護標準采用50a一遇，特別重要的除外;設計潮位與設計水位組合選擇50a一遇的極端高水位和設計波浪組合，并可按極端荷載條件下波浪和水位的組合進行校核。可適當考慮堤前設計水位的升高值。越浪量的選取除考慮海堤結構本身外，還應考慮堤后建筑物及使用者的安全，并通過物模結果進行驗證。
人工島高程可選標準較多，設計時還應根據安全性、使用性、景觀和造價等具體要求進行設計標準的選取。
參考文獻:
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