PDF《海堤设防标准探讨》

2005 年12 月第7卷第

12 期 中国工程科学 Engineering Science Dec.

2005 Vol17 No112 专题报告[收稿日期]

2004 -

11 -

08 [作者简介] 卢永金 (1963 - ) , 男,江苏高邮市人 , 上海交通大学博士研究生 , 上海市水利工程设计研究院教授级高级工程师 何友声 (1931 - ) , 男,浙江宁波市人 , 中国工程院院士 , 上海交通大学教授 , 博士生导师 海堤设防标准探讨 卢永金1 ,2 , 何友声1 , 刘桦1 (1. 上海交通大学船舶与建筑工程学院 , 上海

200030 ;

2. 上海市水利工程设计研究院 , 上海 200063) [摘要] 调查分析了国内外海堤设防标准 , 把海堤破坏归结为

6 种模式 , 并分析风浪与潮位 (流) 对各种模 式的影响 , 提出风浪与高潮遭遇概率粗略算法 ;

根据海堤结构特点及其破坏模式 , 提出一种基于风浪与高潮遭 遇概率 , 综合反映结构功能、使用要求与潜在风险 , 三层次设防的海堤设计标准 , 在此基础上提供了一种基于 风险理论的海堤优化设计方法. [关键词] 海堤 ;

设计标准 ;

风浪 ;

高潮 ;

遭遇概率 ;

破坏模式 ;

风险 ;

优化设计 [中图分类号] TV871 ;

U656131 [文献标识码] A [文章编号]

1009 - 1742(2005)

12 -

0017 -

07 1 前言 我国仅陆地海岸线就有18

000 km , 其中相当 长的岸线人工修建了保护腹地安全的防汛堤防 , 特 别在江浙沪等沿岸腹地较低而经济发达的地区 , 海 堤就是生命线.随着社会经济的发展 , 各地都对海 堤建设给予了越来越多的重视 , 标准越来越高.由 于海堤标准的选择与当地水文、地理、地质、社会、经济、环境、政治等方面密切相关 , 因此至今 国际上没有一个统一而科学的标准确定体系.国内 海堤设计标准的形式一般采用潮位和风浪重现期或 风速表示 , 存在至少三个缺陷 : 一是它反映的是一 定时期平均的概念 , 不保证建筑物在使用期中不遭 遇这种风潮 , 也不能说明何时会遭遇这种风潮 , 百 年重现期可能在百年中不发生一次 , 也可能连续发 生多次 ;

二是它没有反映建设和使用期长短对遭遇 设计荷载的概率差异 ;

三是不能反映所定标准下的 风浪与高潮 (下简称 风潮 ) 的组合概率 , 而同 时发生往往才是控制工况 , 才最危险.设计标准对 海堤直接投资的影响往往大于结构方案细部优化的 影响 , 动辄上亿 , 因此合理确定海堤标准意义 重大. 笔者从调查国内外海堤设防标准着手 , 在分析 海堤破坏模式与机理的基础上 , 研究风浪与高潮的 作用 , 估算其组合概率 , 运用风险经济理论 , 尝试 提出一种符合我国实际情况的海堤设防标准及其优 化方法.

2 国内外相关标准现状及评述 海堤与江河堤防工作机理有

2 个主要区别 , 一 是受潮汐作用 , 二是风浪作用显著.因此海堤设计 标准 , 不仅像江河堤防一样需要确定水 (潮) 位的 重现期 , 还要确定风浪标准.然而 , 由于潮位与风 浪之间关系复杂 , 两者对堤防设计的重要性也随地 理位置及岸滩条件而有所不同 , 因此 , 国内外海堤 的设防标准 , 不仅在重现期上有区别 , 在风与潮的 组合上也不统一 , 有采用风与潮同频率的 , 有采用 风与潮不同频率的 , 也有采用一定频率的潮与固定 风速组合的.表1系根据文献[1~4]等整理的国内 有关部分地区海堤设防标准 , 其中有些是规划标准. 发达 国家海堤设防标准多采用风潮同频率[5 ,6 ] , 高等级海堤的设防标准一般在