游艇碼頭波浪防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及防波堤設(shè)計(jì)

陳建勇

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海　200092）

游艇碼頭波浪防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及防波堤設(shè)計(jì)

陳建勇

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海200092）

摘要：對(duì)比各國(guó)游艇碼頭波浪防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，提出游艇碼頭防波堤設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制港內(nèi)波況條件，并從實(shí)際條件、景觀效果、泊位成本、功能需求等多方面考慮，采用最合理、優(yōu)化的平面布置及結(jié)構(gòu)形式?？偨Y(jié)并推薦游艇碼頭防波堤幾種實(shí)用的平面布置方式以及結(jié)構(gòu)形式?？山o類似工程提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：游艇碼頭；防波堤；波浪防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；平面布置

中圖分類號(hào)：U656.13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-7874（2015）03-0041-04

doi：10.7640/zggWjs201503008

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-07

作者簡(jiǎn)介：陳建勇（1981—），男，廣東東莞人，碩士，工程師，從事水利、水運(yùn)工程咨詢與設(shè)計(jì)工作。E-mail：chenjianyong@smedi.com

Wave protection standard and breakwater design on Marina

CHEN Jian-yong
（ShanghaiMunicipalEngineering Design Institute (Group)Co.,Ltd.,Shanghai200092,China）

Abstract：Compared with severalwave protection standards of different countries,the designer should strictly control thewave condition in marina during the breakwater designing,and adopt themost reasonable and optimal layout patterns and structure types after consideringmany-sided factors,such as natural conditions,landscape effect,unit costof berth,and functional requirements.We introduced and recommended several practical plane layout patterns and structure types formarina breakwater. Itcan provide useful references for similar projects.

Key words：marina；breakwater；wave protection standard；layout

近10年游艇業(yè)逐漸被國(guó)內(nèi)所熟知、引進(jìn)，但目前國(guó)內(nèi)游艇碼頭仍處于起步階段，設(shè)計(jì)實(shí)踐有限，而游艇碼頭對(duì)波浪防護(hù)的要求極高。本文通過分析和借鑒國(guó)內(nèi)外游艇碼頭案例、國(guó)內(nèi)外成熟規(guī)范，對(duì)游艇碼頭防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及防波堤設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討，以供同類工程參考。

1　游艇碼頭波浪防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

游艇普遍噸位較小、價(jià)格昂貴、泊位密集，且大多采用浮式結(jié)構(gòu)靠泊。浮式結(jié)構(gòu)多為輕型結(jié)構(gòu)，抗浪能力較差，因此要求港內(nèi)必須是平穩(wěn)的。

一般而言游艇碼頭內(nèi)掩護(hù)要求基于兩種考慮：一是基于波浪作用下浮式碼頭結(jié)構(gòu)抗浪能力以及系泊游艇之間、游艇與浮式碼頭之間相互碰撞安全考慮（即系泊允許波高），此要求應(yīng)考慮重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)波浪要素；二是基于系泊游艇上休閑人群的舒適性考慮（即泊穩(wěn)允許波高），此要求應(yīng)考慮正常情況下的波浪要素[1]。

英國(guó)TYHA協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)游艇碼頭內(nèi)波浪要求如下：1）正常情況下有效波高在0.3 m以下，最大波周期在2 s以下；2）50 a一遇有效波高在0.4 m以下，波周期在2.5 s以下；3）如超出上述要求，必須采用防浪措施[2]。

澳大利亞游艇港設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中對(duì)游艇碼頭內(nèi)波浪要求如表1[3]。

我國(guó)剛頒布實(shí)施的JTS 165-7—2014《游艇碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]中對(duì)游艇碼頭浮橋式泊位系泊允許波高（50 a一遇H1％）為：順浪H1％< 1.1 m；橫浪H1％< 0.5 m。

相比上述各標(biāo)準(zhǔn)，英國(guó)TYHA協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)、澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)除規(guī)定波高外，還有波周期的規(guī)定

（波長(zhǎng)影響到游艇隨波浪晃動(dòng)的頻率）；而澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)橫浪、順浪、斜浪進(jìn)行了分述。

表1　游艇港“良好”波況標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Wave condition standardsof Lianghao Yacht Harbor

總體而言英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求較高，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)稍低（H1％約相當(dāng)于有效波高1.5倍，允許波高大于其余兩者），而且僅按照50 a一遇H1％波高作為判別標(biāo)準(zhǔn)過于籠統(tǒng)，忽視了停泊舒適性判別標(biāo)準(zhǔn)。

英國(guó)TYHA協(xié)會(huì)是游艇會(huì)最高標(biāo)準(zhǔn)獎(jiǎng)項(xiàng)“五金錨”獎(jiǎng)的評(píng)定和頒發(fā)單位，如條件允許建議參考其制定的標(biāo)準(zhǔn)。

由此可見，游艇碼頭波況標(biāo)準(zhǔn)要求是極為苛刻的，建造在沿海的游艇碼頭在無防護(hù)工程措施的情況下絕大部分難以滿足。如未能完全滿足波浪防護(hù)要求，會(huì)出現(xiàn)個(gè)別泊位不能安全停泊游艇、主支走道之間的連接部位損壞等情況。

2　游艇碼頭防浪措施

為使游艇碼頭具備優(yōu)良的停泊條件，根本措施有兩種：一是選擇天然的避風(fēng)良港、開闊內(nèi)河或河口而建；二是運(yùn)用工程措施如防波堤、內(nèi)挖港池等提供掩護(hù)，以營(yíng)造平穩(wěn)的港區(qū)條件。

選擇天然避風(fēng)良港可大量節(jié)約用以建造防波堤的工程投資。如深圳東郊的浪騎游艇會(huì)碼頭選址在平直而沒有天然岬角掩護(hù)的海岸線上，其建造費(fèi)用必定比建造在天然海灣內(nèi)的七星灣游艇碼頭高[5]，位于三亞鹿回頭嶺的半山半島帆船港，建造費(fèi)用也必定比選址在三亞河口內(nèi)的鹿回頭廣場(chǎng)公共游艇碼頭要高，這是因?yàn)樯鲜鰞珊笳呔恍枰ㄔ燧^短的防波堤，甚至無需防波堤就可形成良好的避風(fēng)港池（見圖1）。

但濱水岸線是寶貴資源，天然避風(fēng)港更是稀缺，多已規(guī)劃為港口或歷來作為漁民的避風(fēng)港，而內(nèi)河多為通航河道，出海便利性不如海岸，也多存在臨岸地塊已規(guī)劃它用、腹地狹窄等諸多限制。因此完全通過選址來獲得優(yōu)良的游艇港區(qū)條件，需更多地依賴于政府層面的規(guī)劃，以及投資者的定位決策。

圖1　游艇碼頭分布Fig.1 Distribution ofMarinas

由于海岸有著內(nèi)河無可比擬的出海便利性，尤其是對(duì)于可停泊帆船的游艇碼頭而言，其方案設(shè)計(jì)也比內(nèi)河、市區(qū)更具自由度，并且可帶動(dòng)市郊區(qū)域旅游開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?？v觀國(guó)外，游艇碼頭多建造于海岸或河口地區(qū)，如地中海尤其法國(guó)、意大利沿岸，美國(guó)西、東海岸等，已建有諸多較大規(guī)模的游艇碼頭。可見，在沿海地區(qū)建造的游艇碼頭占有較大比例，而這些游艇碼頭大多數(shù)又需要通過防護(hù)工程來營(yíng)造滿足使用功能的平穩(wěn)港池，因此游艇碼頭防護(hù)工程設(shè)計(jì)十分重要。

鑒于防波堤是最為常用的防護(hù)工程，其功能與挖入式港池相似，本文將主要討論游艇碼頭防波堤的平面布置及結(jié)構(gòu)形式。

3　游艇碼頭防波堤平面布置

3.1防波堤設(shè)置原則

游艇碼頭防波堤主要目的是為碼頭泊位提供平穩(wěn)的港池，主要功能是防浪，其一般原則與貨、客運(yùn)碼頭防波堤一致。如：

1）防波堤設(shè)置應(yīng)根據(jù)系泊條件、當(dāng)?shù)刈匀粭l件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后確定。

2）防波堤及口門布置應(yīng)使港內(nèi)有足夠的水域、良好的掩護(hù)、有利于減少泥沙淤積。

3）防波堤需能有效控制波浪直射，控制繞射波浪在港內(nèi)的反射，使堤內(nèi)形成利于波浪擴(kuò)散的擴(kuò)展水域，使之能達(dá)到港內(nèi)平穩(wěn)的綜合要求[4，6]。

除此外還需考慮游艇碼頭及游艇船型的特性，考慮以下幾點(diǎn)原則：

1）除非有其它限制要求，防波堤設(shè)置應(yīng)使港內(nèi)獲得盡量多的有效停泊水域，降低泊位建造成本；對(duì)需要建造防波堤的游艇碼頭，規(guī)模過小是不經(jīng)濟(jì)的。

2）防波堤除防浪功能外，條件允許還應(yīng)合理考慮其它功能，如堤頂通行、停車場(chǎng)、接岸結(jié)構(gòu)、加油站，或兼作碼頭等。

3）游艇碼頭防波堤設(shè)置應(yīng)充分考慮景觀效果，避免標(biāo)高過高、設(shè)計(jì)生硬從而影響水岸景觀；平面形態(tài)可結(jié)合其附屬功能，盡量大氣、美觀。

4）防波堤設(shè)置還應(yīng)注意不要使進(jìn)出游艇、帆船受橫風(fēng)、橫浪作用，保證游艇安全方便進(jìn)出港。

5）保證防波堤內(nèi)、外的水體交換以適應(yīng)港池潔凈度的要求。

3.2防波堤平面布置方式

防波堤布置一般由單堤、雙堤、島堤或多堤等組成，應(yīng)根據(jù)自然條件和建設(shè)規(guī)模選用。

1）單堤式

采用單堤作為防波堤系統(tǒng)的相對(duì)較少，這是由于單堤需要較好的自然條件，常浪較小或有一定的岬角天然掩護(hù)。

2）雙堤式

國(guó)內(nèi)通過防波堤防護(hù)的游艇碼頭采用環(huán)抱式雙堤布置較多，如深圳浪騎游艇會(huì)、三亞半山半島船港。雙堤一般長(zhǎng)短結(jié)合，短堤除防浪外還起防止泥沙沿岸運(yùn)動(dòng)作用，長(zhǎng)堤一般垂直于常浪向，并繞過短堤堤頭，以最大程度防止波浪入射。

環(huán)抱式雙堤布置方式對(duì)天然掩護(hù)條件要求不高，多用于無掩護(hù)的開敞海岸，可有效防浪，但也有一定缺點(diǎn)。由于雙堤布置多用于無掩護(hù)的開敞海岸，而港內(nèi)泊位密集，口門難以正對(duì)外海，這就要求游艇進(jìn)出必須繞過長(zhǎng)堤堤頭，往往不能充分利用天然水深，也拉長(zhǎng)了進(jìn)港航道的距離，對(duì)大型游艇進(jìn)港不利；長(zhǎng)堤過短對(duì)浪向防護(hù)功能較弱，過長(zhǎng)則對(duì)港內(nèi)水體交換造成一定障礙；再者由于運(yùn)用較多，缺乏個(gè)性特色。

總結(jié)歐美多個(gè)游艇港防波堤的平面布置方式，除上述常規(guī)的方式外，另有兩種運(yùn)用較多而實(shí)用性較強(qiáng)的類型：其一為雙堤+外島堤式（即混合堤），其二為多重防波堤式。

1）雙堤+外島堤式

防波堤口門位置及寬度關(guān)系到防護(hù)效果、航道水深、游艇進(jìn)出的便利安全以及港池內(nèi)水體與外海的交換程度，防護(hù)效果與后三者則往往是相矛盾的。

國(guó)外有較多游艇港采用雙堤+外島堤式布置（圖2、圖3），即在外側(cè)再布置一道或多道外島堤，這種布置方式可較大程度釋放口門位置與寬度的限制，或當(dāng)口門已為最小寬度仍未能控制入射波高滿足要求時(shí)應(yīng)用；同時(shí)外島堤可根據(jù)不同的常浪向靈活布置，外島堤也可根據(jù)需求設(shè)計(jì)成潛堤。

圖2　美國(guó)西海岸Pillar PointHarbor防波堤Fig.2 Pillar PointHarbor breakwater in United States WestCoast

圖3　美國(guó)西海岸Berkeley Marina防波堤Fig.3 Berkeley Marina breakwater in United StatesWest Coast

2）多重防波堤式

傳統(tǒng)防波堤出發(fā)點(diǎn)是擋浪，而多重防波堤除擋浪外，還將波浪大部分局限、消散在內(nèi)側(cè)口門之外。多重防波堤可為雙重防波堤（如圖4），或在口門處通過適當(dāng)?shù)牡绦?，形成一“甕門”式區(qū)域（如圖5）的異型防波堤，以使入射進(jìn)口門的波浪重復(fù)反射、消散在該區(qū)域內(nèi)，同時(shí)可在正對(duì)口門的岸線段輔以消浪沙灘，最大程度減少進(jìn)入港池后反射的波浪能量。

圖4　摩納哥PortMonte Carlo防波堤平面布置Fig.4 Layoutof PortMonte Carlo breakwater in Monaco

圖5　意大利羅馬Ostia YachtHarbour防波堤平面布置Fig.5 Layoutof Ostia YachtHarbour breakwater in RoMe,Italy

采用多重防波堤缺點(diǎn)是增加了海域使用面積和工程投資，但基于其能最大程度減少進(jìn)入港池的波浪能量，港內(nèi)防波堤內(nèi)壁、護(hù)岸有較好條件采用直立式結(jié)構(gòu)，以兼作固定式碼頭或貼岸布置浮碼頭泊位，增加港池水域有效利用率；雙重防波堤之間水域根據(jù)波浪條件可作為大型船舶碼頭，也可作為臨時(shí)錨地。

采用多重防波堤在進(jìn)行平面布置時(shí)須進(jìn)行數(shù)學(xué)、物理模型試驗(yàn)。

4　浮動(dòng)式防波堤

浮動(dòng)式防波堤為空箱全浮力式混凝土結(jié)構(gòu)（見圖6）。其原理與透空式防波堤相同，同樣具備投資小、透水環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；其更突出優(yōu)勢(shì)是堤身可隨水位變動(dòng)，不受地質(zhì)條件限制，可適應(yīng)更大的水位差，同時(shí)易建易拆，便于港區(qū)規(guī)模擴(kuò)大，且出露水面部分較少，景觀性好。缺點(diǎn)是錨鏈設(shè)備較為復(fù)雜，無防砂、阻擋水流的功能，由于其橫斷面尺寸的局限，適用于波陡較小、水位差較大、泥沙運(yùn)動(dòng)較弱的區(qū)域，或作為臨時(shí)防護(hù)結(jié)構(gòu)。

浮動(dòng)式防波堤雖有一定的缺點(diǎn)，但其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、簡(jiǎn)便、美觀的優(yōu)勢(shì)是其它防波堤不可比擬的。在國(guó)外不少游艇碼頭采用浮式防波堤結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)還可兼作大型游艇系泊碼頭，其實(shí)用性更不言而喻。目前此種結(jié)構(gòu)大多適用于內(nèi)河、河口或有一定自然掩護(hù)的海域如瀉湖、內(nèi)灣等，但仍在不斷被研究、不斷推陳出新，尤其超大型混凝土浮式防波堤（H > 3 m）、高拉伸性能高強(qiáng)度的拉簧錨碇結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，今后大量應(yīng)用于波浪較大的海岸地區(qū)是其必然趨勢(shì)。

圖6　美國(guó)華盛頓州BreMerton Marina浮式防波堤Fig.6 BreMerton Marina floating breakwater in Washington State,USA

5　結(jié)語

游艇碼頭對(duì)波浪防護(hù)有高標(biāo)準(zhǔn)的要求，防波堤設(shè)計(jì)應(yīng)按規(guī)范嚴(yán)格控制港內(nèi)波況條件。此外還應(yīng)從游艇碼頭實(shí)用性角度，結(jié)合實(shí)際條件、泊位成本、景觀效果、功能需求等多方面考慮。

防波堤應(yīng)合理采用平面布置方式。在常用的平面布置方式不能滿足要求時(shí)，可考慮雙堤+外島堤式、多重防波堤式等布置方式。

防波堤結(jié)構(gòu)在合理的平面布置基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者應(yīng)多方面進(jìn)行比選，合理選型并優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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