某市滨海公路设计水位计算

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摘要：海水波浪对滨海公路侵蚀破坏作用巨大，如何有效地防护滨海路基是滨海公路设计的重要内容。本文以某城市滨海道路工程为实例，依据观测站实测资料，经过理论推算，最终计算得到道路工程所处海域的设计水位，为防护工程的设计提供了重要数据基础。

关键词：海水；滨海公路；防护；设计水位

中图分类号：X734 文献标识码： A

1.项目简介

本项目为某滨海城市的环城公路工程，公路护岸工程东侧面向印度洋，东北面向马达加斯加岛。路堤受东侧海域波浪的影响十分显著。为保证行车安全，不允许存在波浪越堤情况。

2.工程水位分析

2.1 潮汐性质和潮汐特征值

对2000年全年逐时观测资料进行调和分析，得出主要分潮调和常数（如表2-1所示）。

潮汐类型的主要划分依据为潮汐主要分潮的平均振幅比，主太阴半日分潮平均振幅为，主太阴日分潮平均振幅为，太阳太阴合成的日分潮平均振幅为。根据三者关系按如下标准判断[1]：

0.0

0.5

2.0

>4.0，则为正规日潮型。

表2-1 工程海域各主分潮调和常数

本工程海域的潮型系数为 = 0.07， 属于规则半日潮海域，即一个太阴日（24h50min）发生两次高潮和两次低潮。工程海域各潮汐特征统计值如表2-2所示。

表2-2 工程海域各潮汐特征统计值

2.2 设计水位

根据2000年实测一年的潮位资料，按照中国交通运输部《海港水文规范》进行高潮和低潮累计频率或者历时累计频率统计，确定设计高水位和设计低水位。

2.2.1 高、低潮位累计频率法

按照《海港水文规范》采用10cm为一级，对测站一年的实测高、低潮位进行累积频率分析。高、低潮位累积频率见表2-3。设计高、低水位按照高潮10%和低潮90%取值，设计高水位和设计低水位分别为379cm和60cm。

表2-3 大桥站不同累积频率设计水位

2.2.2 潮位历时累计频率法

按照《海港水文规范》采用10cm为一级，对测站一年的实测潮位进行历时累积频率分析。潮位历时累积频率见表2-4。设计高、低水位按照潮位1%和98%取值，设计高水位和设计低水位分别为382cm和68cm。

表2-4 大桥站不同累积频率设计水位

从上述两种方法计算得出的设计水位比较看，设计低水位误差在3cm，设计高水位误差在8cm。误差基本在算法精度以内。可采用设计高水位3.79m和设计低水位0.60m。

2.3 极端水位

根据搜集到的1974年至2005年间的年最高、低潮水位数据进行分析，推算极端水位所用高、低潮位如图2-1所示。

图2-1 高、低潮水位历时曲线

2.3.1 推算方法

当有n个年最高潮位值或年最低潮位值hi，不同重现期的高潮位和低潮位可采用极值Ⅰ型分布律按以下公式计算[2]：

，，

式中 hp──与年频率P对应的高潮位或低潮位值（m），式中，高潮用正号，低潮用负号；

λpn──与年频率P及资料年数n有关的系数；

──n年hi的平均值（m）；

S ──n年hi的均方差（m）；

n ──资料年数；

hi ──第i年的年最高潮位值或年最低潮位值（m）。

2.3.2 推算结果及分析

根据图2-1的实测数据，对工程海域的极端潮位值进行推算，推算结果如下。

（1）平均值及均方差

所有资料年限为20年，高、低潮位的平均值及均方差见表2-5。

表2-5 高、低潮位的平均值及均方差

（2）年频率及对应高低、潮位值

年频率及其对应的高低、潮位值见表2-6。

表2-6 年频率及其对应的高、低潮位值

从表2-6可以看出，工程海域的50年、100年一遇的极端高水位为4.26m、4.34m；50年、100年一遇的极端低水位为0.21m、0.17m。

2.3.3 计算结论

本项目设计安全等级为一级，设计海水频率按百年一遇考虑[3]，故工程海域极端高水位（100年）为4.34m和极端低水位为0.17m。

参考文献

[1] 邱大洪.工程水文学.北京：人民交通出版社，1999.

[2] JTS 145-2-2013.《海港水文规范》.北京：人民交通出版社，2013.4.

[3]JTJ062-2002 《公路桥位勘测设计规范》.北京：人民交通出版社，2002.6.

个人简介

于长久，毕业于哈尔滨工业大学，桥梁工程专业，现就职于中交第二公路勘察设计研究院。