[科普中国]-防波堤

概述释义

防波堤(breakwater；mole) 防御波浪入侵，形成一个掩蔽水域所需要的水工建筑物。位于港口水域的外围，兼防漂沙和冰凌的入侵，赖以保证港内具有足够的水深和平稳的水面以满足船舶在港内停泊、进行装卸作业和出入航行的要求。有的防波堤内侧也兼作码头用或安装一定的锚系设备，可供船泊靠泊。按其平面布置形状，分突堤和岛堤；按断面形式，分斜坡式、直墙式和混成式三种。12

特点防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑物。

防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。它是人工掩护的沿海港口的重要组成部分。一般规定港内的容许波高在0.5～1.0米之间，具体按水域的不同部位、船舶的不同类型与吨位的需要确定。防波堤常由一、二道与岸连接的突堤或不连接的岛堤组成，或由突堤和岛堤共同组成。防波堤掩护的水域常有一个或几个口门供船只进出。1

功能作用1、防御波浪、冰棱的袭击，保证港内水域平稳，为船舶提供平稳、安全的停泊和作业条件

2、(砂质或泥质海岸)减少或阻止泥沙进港，减轻港内淤积，保证港内水深堤内侧可兼作码头，或安放系锚设备，供船舶停靠，节省投资。

堤坝类型防波堤的结构一般可分为：重型、轻型两类。

重型防波堤：是传统和常用的防波堤型式，包括斜坡堤、直墙堤和混成堤等。

轻型防波堤：是近数十年来发展起来的，根据波能集中于表层的特点，结合工程的特殊需要而研究出来的各种轻型防波堤，如透空堤、浮堤、喷气堤和射水堤等。

斜坡堤

波浪同斜坡堤相遇将发生显著变形，在斜坡上破碎，给斜坡带来局部集中的动水压力和底流，水下坡面还出现向上的反压力。因此，堤外坡常用天然大块石、人工混凝土方块或异形块体护面，防止波浪淘刷；堤身一般用分层分级块石堆成梯形断面；堤顶高程主要根据波浪在护面上的上爬高度和容许越波量来确定。斜坡堤适用于水深较小和软土地基的条件。

直墙堤

正向波浪在直墙堤前将发生完全或不完全反射，形成立波（驻波）。完全立波波高约为两倍原始波高，波长不变；在墙面和墙前半波长处波峰与波谷交替出现，称为波腹；在墙前四分之一波长处水面几乎不动，称为波节。这样，直墙将承受立波的压力和浮托力，因此常采用钢筋混凝土沉箱或混凝土巨块构筑，波浪较小时也可采用木笼，也有采用大型管柱排列的结构。直墙堤适用于岩基或较密实的地基，墙底常铺一层碎石基床，堤外基床面视需要铺设护面块石，堤内侧可兼作码头用。容许越浪时堤顶高程可降低，有时还采用削角顶盖和带消浪空室的沉箱以减少立波压力。斜向波浪或不规则波的方向谱分量，在直墙前反射形成三向波，峰谷呈棋盘状交替出现，确定沿堤线波浪的合压力需要考虑直墙分段的影响。

混成堤

上部为混凝土直墙、下部用斜坡式抛石突基床混合组成的防波堤。根据突基床顶高程的不同，波浪在直墙前的破碎临界水深变化于0.8～1.7倍波高范围内。在满足地基承载力的前提下，应尽

量采用较低的突基床，使直墙前水深大于临界水深形成立波。突基床过低，直墙前水深小于临界水深，则不可避免地形成破波，直墙上将承受压强比立波压力大得多的破波压力，直接影响直墙的稳定。因此，在破波条件下，应尽量采用较高的基床，使波浪破碎在基床上，不直接冲击直墙，此时，直墙上承受的是部分波浪或破波水流的波压力。突基床外侧需采用大块石或人工块体护面和压肩。堤内侧也可兼作码头。

透空堤

把上部防浪结构安设在桩、柱支撑上，构成下部可以透水的防波堤。在波浪小、水深大的水域修建重型防波堤工程量大，不经济。根据波浪能量集中于海水表层的特点，可以采用这种轻型透空堤。由于3倍波高的表层水深内集中了90%以上的波能，防浪结构伸入水下2～2.5倍波高处就可以发挥防浪掩护作用。结构型式有空箱、一两道直挡板、斜板、平板等，其中箱和板也可做成透水的。桩、柱等支撑为透空结构，下部波能仍可以穿越。透空堤是采用挡板固定在桩台两侧的结构，一侧用来防浪，另一侧可以作码头用。透空堤要按波浪荷载设计。

浮堤

是由浮体和锚系设备组成的防波堤，可以消减表面波能。浮体结构有排筏、气囊、空箱或其他特殊形体，常用铁锚系在沉块上。每道浮堤要有足够的宽度，有时需设数道浮堤才能有效地防浪，再加上其结构的活动性，常须考虑平面布置问题。浮堤有易于搬移的特点，可以多处使用。浮堤结构有较多的局限性，主要用于水深大而波浪小的水域或某些需临时防波设施之处。

喷气堤和射水堤

利用空压机，通过安置在水底的有孔管道喷排气泡，形成气幕和两侧的环流，阻碍并消减波浪的装置为喷气堤）；利用水泵，通过安置在水面的喷嘴喷射水流，以达到消减波能的装置为射水堤。两者都易于搬移，适用于施工、维修等临时性工程，喷气堤还用于防护爆炸冲击波。喷气堤与射水堤耗电量大，易发生锈蚀和生物附着，实际应用中还存在不少具体问题。

上述所有轻型防波堤都适用于陡波条件，对长波的掩护效果较差，都有结构单薄、易于损坏、维护要求高等弱点。