海水养殖池塘土堤坝筑堤材料及堤身边坡、风暴潮数值模型、浪爬高计算、池塘内壅水面高度、风险隐患评估技术报告.pdf

DB 3206/T 106820245附 录A（规范性）海水养殖池塘土堤坝筑堤材料及堤身边坡A.1 养殖池塘土堤坝修筑工程主要为细颗粒土，工程土的分类指标应符合表A.1的规定表 A.1 工程土的分类表土的分类土名分类标准粉土类粉土d500.075mm的颗粒含量小于总质量的50%IP10黏性土类粉质黏土1017淤泥质土类淤泥质粉质黏土36%w55%1.0e1.5 10IP17淤泥质黏土36%w55%1.017淤泥类淤泥55%w85%1.517流泥类流泥85%17表中：d50土的中值颗粒粒径，单位为毫米（mm）；IP塑性指数；w含水率；e孔隙比A.2 黏性土类的天然状态可根据标准贯入试验击数按表A2确定表 A.2 根据标贯击数确定黏性土的天然状态击数NN22N44N88N15N15天然状态很软软中等硬坚硬A.3 粉土类和中等、硬、坚硬黏性土类土堤坝放坡比宜为1:11:1.5，其余土类土堤坝放坡比宜为1:1.51:3A.4 淤泥类和流泥类土堤坝宜采用抛石挤淤、插打木桩或浅层搅拌水泥固化作地基处理A.5 土堤坝坡面可采用膜袋装土压实或格宾石笼抗冲刷DB 3206/T 106820246附 录B（规范性）气压场和风场计算采用梯度风原理计算气压场和风场。

在气旋风外围背景风场可以采用CCMP、NCEP、ERA等资料或气象数值预报产品提供风场热带气旋气压场可以采用气压场模型计算，常用气压场理论模型可参考藤田模型：1/220012rPPPPR(B.1)式中：P计算点气压，单位为帕(Pa)；P0气旋中心气压，单位为帕(Pa)；P气旋外围气压，单位为帕(Pa)；r为计算点至气旋中心距离，单位为米(m)；R0表征气旋系统特征参数，可根据最大风速半径调整，也可根据台站观测气压调整，单位为米(m)气旋模型风场计算可按：1122sincosWcWcW(B.2)22142af rrPfrWr(B.3)2exp500000 xyVrWV(B.4)式中：海面上10m高度处的气旋风速，单位为米每秒(m/s)；W1梯度风速，单位为米每秒(m/s)；W2气旋移行产生的风场，单位为米每秒(m/s)；计算点(x,y)与气旋中心的(xc,yc)连线与x轴夹角，单位为弧度(rad)；梯度风和海面风的夹角，单位为弧度(rad)；c1，c2为修正系数；f为科氏系数，f=2sin，为地转角速度，单位为弧度每秒(rad)，为纬度，单位为弧度(rad)；a空气密度，单位为千克每立方米(Kg/m3)；Vx、Vy气旋中心在x和y方向上移动速度，单位为米每秒(m/s)。

气旋过程中的中心附近风场可以采用上述梯度风原理计算风场，在气旋风外围风场可以采用CCMP、NCEP、ERA等资料或者气象数值预报产品提供风场，如WRFDB 3206/T 106820247附 录C（规范性）风浪要素计算采用谱浪模型并考虑风能驱动计算波浪场该模型基于能量守恒原理的波作用量平衡方程数值求解考虑了水深变化、背景流和障碍物等对波浪传播的影响，同时考虑了包括风摄入波动能量、白浪耗散、水深变化导致的波浪破碎、底摩擦耗散、波-波非线性相互作用等物理过程荷兰Delft理工大学开发的SWAN模型和丹麦DHI研究所开发的Mike-SW模型等，均是目前应用较广的第3代风浪谱模型，适用于海岸、湖泊和河口地区的风浪要素计算笛卡尔坐标系下的波作用量平衡方程为：xySNc Nc Nc Nc Ntxy(C.1)式中：N为波作用量密度随时间的变化率,Cx、Cy、C、C分别代表在x、y、方向的波浪传播速度21212sinh(2)xxxkkdCUkdk(C.2)21212sinh(2)yyykkdCUkdk(C.3)gdUCUdC kdts(C.4)1dUCkkdmm(C.5)式中：,xykkk为波数，d为水深，,xyUUU为流速，s是沿波向方向的空间坐标，m为垂直于s的坐标，相对频率=kU+，为波浪的固有频率。

右边 S 代表以谱密度表示的源汇项，包括风能输入、波与波之间非线性相互作用和由于底摩擦、白帽、破碎等引起的能量损耗：,windnldsbotsurfSSSSSS(C.6)式中：Swind指风输入的能量；Snl指波与波之间的非线性作用引起的能量耗散；Sds指由白帽引起的能量耗散；Sbot指由底摩阻引起的能量耗散；Ssurf指由于水深变化引起的波浪破碎产生的能量耗散DB 3206/T 106820248附 录D（规范性）风暴潮数值模型风暴潮数值计算的气压场、风场和波浪场由可由附录B和附录C计算确定潮流运动可按下列控制方程：连续方程0)()(yvhxuht(D.1)x 方向动量方程1()()()xybxxxSSuuuuvfvgtxyxhhxy 22221()()()()xyxxwxxRRuuNhxyhxy(D.2)y 方向动量方程1()()()byyxyySSvvvuvfugtxyyhhxy 22221()()()()yxyywyyRRvvNhxyhxy(D.3)式中：t时间，单位为秒(s)；x、y原点 o 置于某一水平基面的直角坐标系坐标；u、流速矢量分别为V沿 x，y 方向的分量，单位为米每秒(m/s)；为相对 xoy 平面的水面水位，单位为米，(m)；h为静水深；g重力加速度，单位为米每立方秒(m/s2)；为海水密度，单位为千克每立方米(kg/m3)；Nx、Ny分别为 x、y 方向的水平涡动粘性系数；f为科氏系数，f=2sin，为地转角速度，单位为弧度每秒(rad)，为纬度，单位为弧度(rad)；Sxx、Syy、Syx、Syy波浪辐射应力张量的四个分量，单位为牛顿每米(N/m)。

考虑波浪破碎的波浪辐射应力张量的四个分量可按下列表达式确定：22212sin82ggwWxxxCCgHMSCCh(D.4)2sincos8gWxwywxyyxCMMgHSSCh(D.5)DB 3206/T 1068202492221sin82ggWywyyCCMgHSCCh(D.6)式中：Cg、H、Hw、分别为波浪群速、波浪相速、波高和波向；MWx、MW 由 卷 破 波 和 波 动Stokes漂 移 造 成 的 向 岸 质 量 通 量，MWx=(E+2Er)/(C)cos,MWx=(E+2Er)/(C)sin；其中，单位面积波能 E=gHw2/8；单位面积卷波能量Er,Er=4rC/(gT)PE；r0.9；T 为波浪周期；P=H/(h+)4，=0.5+(H0+L0)1/2，H0为深水波高，L0为深水波长；Rxx、Rxy、Ryx、Ryy破波波卷产生的切应力，单位为牛顿每米(N/m)，Rxx=2 Ercos2，Ryy=2Ersin2，Rxy=Ryx=Ersin2；wx和wy风应力矢量w沿 x、y方向的分量，单位为牛顿每平方米(N/m2)；bx和by波浪、潮流共同作用下的底部剪切应力矢量沿x、y方向的分量，单位为牛顿每平方米(N/m2)，可按下列公式确定：122228wbxwwwwgfgBU uf U uU ucc(D.7)122228wbywwwwgfgBU vf U vU vcc(D.8)式中：水流速度矢量，单位为米每秒(m/s)；波浪底部水质点最大速度矢量，单位为米每秒(m/s)；uw、vw分别为在 x 和y方向的分量，单位为米每秒(m/s)；fw波浪摩阻系数，通常取 0.010.02；c谢才系数,c=(h+)1/6/n；n曼宁糙率系数；B波流相互作用系数：当波流同向时 B=0.917，当波流相互垂直时 B=-0.1983，当波流夹角不定时 B=0.359。

定解条件包括边界条件和初始条件，对于边界条件，开边界取流速或潮位的实测或分析值，固边界取流速的法向分量为零；对于初始条件，流速一律取零值，潮位取初始时刻的值DB 3206/T 1068202410附 录E（规范性）浪爬高计算在风的直接作用下，正向来波在单一斜坡上的波浪爬高可按下列要求确定:1)当斜坡坡率 m=1.55.0、H/L0.025时，可按下列公式计算：21VPpK K KRHLmD=+(E.1)cotma=(E.2)式中：RP 累计频率为 P 的波浪爬高，单位为米(m)；K 斜坡的糙率及渗透系数，根据湖面类型按表 E.1 确定；KV 经验系数，可根据风速 U，单位为米每秒(m/s)、堤前水深 d，单位为米(m)、重力加速度g，单位为米每平方秒(m/s2)组成的无维量 U/(gd)1/2，按表 E.2 确定；KP 表示 RP和平均爬高R 比值 RP/R 的爬高累计频率换算系数，可按 E.3 确定对不允许越浪的堤防，爬高累计频率宜取 2%；对允许越浪的堤防，应根据越浪量大小，采取相应的防护措施；m 斜坡坡率；斜坡坡脚，单位为度()；H 堤前波浪的平均波高，单位为米(m)；L 堤前波浪的平均波长，单位为米(m)。

2)当 m1.0、H/L0.025时，可按下式计算：0pVPRK K K R HD=(E.3)式中：R0 无风情况下，光滑不透水护面(K=1)、H=1m 时的爬高值，单位为米(m)，可按表 E.4 确定3)1.0m1.5 时，可由 m=1.0 和 m=1.5 的计算值按内插法确定表 E.1 斜坡的糙率及渗透系数 K护面类型K光滑不透水护面（沥青混凝土、混凝土）1.0混凝土板0.95草皮0.90砌石0.80抛填两层块石（不透水堤心）0.600.65抛填两层石块（透水堤心）0.500.55注 1：m1.0，砌石护面取 K=1.0表 E.2 经验系数 KVU/(gd)1/211.522.533.545KV11.021.081.161.221.251.281.30DB 3206/T 1068202411表 E.3 爬高累积频率换算系数 KPH/dP(%)0.112345101320500.32.131.861.761.701.651.611.481.401.310.99表 E.4 R0值m=cot00.51.0R01.241.452.20带有平台的复式斜坡堤的波浪爬高，可先确定该断面的这算坡率 me，再按坡率为 me的单坡断面确定其爬高。

折算坡率 me可下列公式计算：1)m=(m下 m上)=0 时：1-4.0webdmmKL上（）=(E.4)1 3bBKL=+(E.5)2)当m0 时：2(0.30.1)(1 4.5)webdmmmmKL上=+D-D-(E.6)3)当m0 时：2(0.50.08)(1 3.0)webdmmmmKL上=+D+D+(E.7)式中：m上 平台以上的斜坡坡率；m下 平台以下的斜坡坡率；dw 平台水深，当平台在静水位以下时取正值；平台在静水位以上时取负值；|dw|表示取绝对值，单位为米(m)；B平台宽度，单位为米(m)；L波长，单位为米(m)折算坡率法适用条件：m上=1.04.0，m下=1.53.0，dw/L=-0.025+0.025，0.05B/L0.25E.3 当来波波向线与堤轴线的法线成角时，波浪爬高应乘以系数 K，当堤坡坡率 m1 时，K可按表 E.5 确定表 E.5 系数 K()15203040506090K10.960.920.870.820.760.6DB 3206/T 1068202412附 录F（规范性）池塘内风浪计算海水养殖池塘内风浪的有效波高、有效波周期按式(F.1)和(F.2)确定。

0.80.352220.3520.0055tanh 30sgdgHgFUUUgFU(F.1)0.80.23322/320.3520.55tanh30sgdgTgFUUUgFU(F.2)式中：Hs有效波高，单位为米（m）；g 重力加速度，单位为米每平方秒（m/s2）；U海面上10m高度处的平均风速，单位为米每秒（m/s）；F风区长度，单位为米（m），取池塘长和宽的大值；d池塘平均水深，单位为米（m）；Ts有效波周期，单位为秒（s）DB 3206/T 1068202413附 录G（规范性）池塘内壅水面高度海水养殖池塘内的壅水面高度按式(G.1)确定22KU Fegd(G.1)式中：e风壅水面高度，单位为米（m）；K综合摩擦系。