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| 內容簡介： |
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本书系统总结了我国粉沙质海岸理论研究及工程实践成果，对粉沙质海岸港口与海 岸工程设计建设，以及粉沙质海岸已有港口的扩建、疏浚维护等均具有指导意义。本书共 分９章：第１章介绍了粉沙质海岸界定标准；第２章系统介绍了粉沙质海岸泥沙粒径、含 泥量、沉降及起动等物理特性；第３章结合典型粉沙质海岸，介绍了海岸含沙量分布、复合 沿岸输沙等泥沙运动特征与规律；第４章介绍了二维、三维水沙数学模型及航道骤淤模拟 研究；第５章介绍了粉沙质海岸泥沙物理模型的设计；第６章介绍了粉沙质海岸航道泥沙 淤积计算、骤淤统计特性及骤淤预测方法；第７章介绍了粉沙质海岸港口布置模式、航道 及防沙堤设计原则和方法等；第８章结合我国粉沙质海岸港口工程实践，介绍了不同类型 粉沙质海岸的工程案例；第９章对粉沙质海岸的研究及工程技术发展进行了展望，提出了 需进一步研究的问题。 本书是著者及其研究团队多年理论成果和工程应用的总结，旨在为从事海岸港口工 程的广大技术人员了解粉沙质海岸泥沙研究及港口航道建设*成果、进一步开展工程 建设和相关研究提供借鉴和指导。本书可供从事海岸工程及泥沙研究的科研、设计、管 理、建设人员等使用，也可供海岸工程专业相关院校师生参考。
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| 關於作者： |
季则舟 教授级高级工程师。中交第一航务工程勘察设计院有限公司总工程师，全国水运工程勘察设计大师，交通运输部专家委员会委员，天津市港口环保与生态设计工程技术中心主任，国务院特殊津贴专家。兼任中国海洋工程学会常务理事、中国土木工程学会港口工程分会副理事长、中国工程建设标准化协会水运专业委员会副主任委员、天津市水运学会副理事长等。长期从事海岸动力及海岸工程理论研究与工程设计。主持了50多项大中型港口航道等水运工程咨询设计工作，包括粉沙质海岸港口航道设计研究，主持完成科研项目30余项。获国家科技进步二等奖2项、省部级科技一等奖9项，国家级设计、咨询奖8项，省部级设计、咨询一等奖15项；主持编制6部水运行业设计规范；主编《海港工程设计手册（第二版）》（上、中、下册）；发表论文30余篇。
张华庆 研究员，博士生导师。交通运输部天津水运工程科学研究所副所长兼总工程师，港口水工建筑技术国家工程实验室主任，交通运输部专家委员会委员。长期从事海洋水动力和港口航道工程领域水沙科学基础理论、工程技术研究，创建了港口水工建筑技术国家工程实验室，主持研制了具有国际领先水平的波浪-结构-地基耦合作用大科学装置，研发了我国第一个具有自主知识产权的河口海岸波浪、潮流、泥沙、温度和盐度多功能数值模拟软件（TK-2D），等等。粉沙质海岸泥沙运动规律研究等项目获3项国家科技进步二等奖，领衔获得省部级科技奖励12项；出版著作4部；发表论文40余篇。季则舟 教授级高级工程师。中交第一航务工程勘察设计院有限公司总工程师，全国水运工程勘察设计大师，交通运输部专家委员会委员，天津市港口环保与生态设计工程技术中心主任，国务院特殊津贴专家。兼任中国海洋工程学会常务理事、中国土木工程学会港口工程分会副理事长、中国工程建设标准化协会水运专业委员会副主任委员、天津市水运学会副理事长等。长期从事海岸动力及海岸工程理论研究与工程设计。主持了50多项大中型港口航道等水运工程咨询设计工作，包括粉沙质海岸港口航道设计研究，主持完成科研项目30余项。获国家科技进步二等奖2项、省部级科技一等奖9项，国家级设计、咨询奖8项，省部级设计、咨询一等奖15项；主持编制6部水运行业设计规范；主编《海港工程设计手册（第二版）》（上、中、下册）；发表论文30余篇。
张华庆 研究员，博士生导师。交通运输部天津水运工程科学研究所副所长兼总工程师，港口水工建筑技术国家工程实验室主任，交通运输部专家委员会委员。长期从事海洋水动力和港口航道工程领域水沙科学基础理论、工程技术研究，创建了港口水工建筑技术国家工程实验室，主持研制了具有国际领先水平的波浪-结构-地基耦合作用大科学装置，研发了我国第一个具有自主知识产权的河口海岸波浪、潮流、泥沙、温度和盐度多功能数值模拟软件（TK-2D），等等。粉沙质海岸泥沙运动规律研究等项目获3项国家科技进步二等奖，领衔获得省部级科技奖励12项；出版著作4部；发表论文40余篇。
肖立敏 高级工程师。南京水利科学研究院河流海岸研究所海域利用与海岛保护研究室副主任。主要从事海岸动力、泥沙运动基本规律和海岸工程泥沙问题研究。主持完成京唐港区和东营港区等10多个不同海岸类型港口航道的水动力与泥沙关键技术问题研究，主持或参与完成海河口、永定新河口、独流减河口等近10项河口防洪与综合治理研究。获省部级科技进步一等奖2项、二等奖1项；授权国家发明专利3项、实用新型专利1项；发表论文10余篇。
张金凤 天津大学建筑工程学院教授，博士生导师。从事海岸动力过程与河口海岸泥沙运动机理、波浪-海床-结构物相互作用及灾害性气候数值模拟等方面的研究，首次从介观尺度对黏性泥沙絮凝过程进行数值模拟，开辟了从细观尺度研究黏性泥沙运动机理的新途径，丰富了黏性泥沙输移理论。主持和参与国家863项目、重点研发计划、国家自然基金联合（重点）项目及面上项目等10余项，天津市自然科学重点基金及其他省部级和横向科研课题多项。获水运建设行业科技进步一等奖1项；出版1部教材；发表论文60余篇。
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| 目錄：
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第1章粉沙质海岸界定1
1.1地貌学海岸分类2
1.1.1基岩港湾海岸2
1.1.2平原海岸3
1.1.3河口海岸3
1.1.4生物海岸3
1.2海岸工程学海岸分类5
1.2.1淤泥质海岸5
1.2.2沙质海岸7
1.2.3粉沙质海岸7
1.3粉沙质海岸界定8
1.3.1京唐港区海岸泥沙分布特征8
1.3.2黄骅港海岸泥沙分布特征9
1.3.3粉沙质海岸定义11
第2章粉沙质海岸泥沙物理特性15
2.1粉沙的分布特征16
2.1.1表层沉积物中值粒径分布特征16
2.1.2表层沉积物细颗粒含量分布特征17
2.1.3表层沉积物类型分布特征17
2.1.4表层沉积物分选程度分布特征18
2.2粉沙的沉降特性19
2.2.1沉降试验泥沙来源19
2.2.2沉降试验装置及试验过程20
2.2.3试验结果21
2.2.4试验结果分析25
2.3粉沙的起动特性25
2.3.1波浪作用下的泥沙起动25
2.3.2泥沙起动的界限水深29
2.3.3波流共同作用下泥沙起动30
第3章粉沙质海岸泥沙运动规律35
3.1粉沙质海岸泥沙运动的一般特征36
3.2含沙量横向分布37
3.2.1含沙量横向分布特征37
3.2.2不同海况下含沙量横向分布特征比较41
3.3含沙量垂向分布特征46
3.3.1潮流作用下含沙量垂线分布46
3.3.2波浪作用下含沙量垂线分布56
3.3.3波流共同作用下含沙量垂线分布76
3.4复合沿岸输沙率82
3.4.1沿岸输沙率公式82
3.4.2复合沿岸输沙率初步估算公式85
3.4.3复合沿岸输沙率试验概况86
3.4.4复合沿岸输沙率试验及参数确定91目录
第4章水沙数学模型105
4.1二维水沙数学模型建立及应用106
4.1.1波流共同作用下水体挟沙能力106
4.1.2二维水沙数学模型的建立110
4.1.3二维水沙模型在黄骅港的应用117
4.2三维水沙数学模型建立及应用123
4.2.1三维水沙数学模型的建立123
4.2.2粉沙质海岸航道淤积机理的模拟研究128
4.2.3粉沙质海岸航道大风骤淤三维数值模拟141
第5章泥沙物理模型149
5.1波流共同作用下泥沙物理模型设计150
5.1.1潮流运动相似150
5.1.2波浪运动相似151
5.1.3泥沙运动相似153
5.2模型沙选择155
5.2.1平面与垂直比尺155
5.2.2底质分布特征155
5.2.3模型沙选择157
5.3动床模型构建159
5.3.1模型布置与控制量测系统159
5.3.2模型制作160
5.3.3动力要素确定160
5.4航道骤淤物理模型试验验证169
5.4.1潮汐潮流验证169
5.4.2风暴潮大浪航道骤淤验证173
5.5航道骤淤物理模型试验案例175
5.5.1深水航道口门防波挡沙堤布置研究主要方案175
5.5.2深水航道建设初期，风暴潮条件航道防淤减淤措施研究177
5.5.3深水航道建设初期，平常浪条件航道防淤减淤措施研究180
5.5.4较长水文年系列航道淤积物理模型试验183
第6章粉沙质海岸航道泥沙淤积的预报189
6.1航道泥沙淤积计算190
6.1.1三层模式计算190
6.1.2考虑复合沿岸输沙的航道淤积预测计算198
6.2骤淤统计特性及骤淤预测201
6.2.1骤淤统计特性201
6.2.2基于有效风能概念的骤淤预测204
第7章粉沙质海岸港口航道设计211
7.1粉沙质海岸港口布置模式212
7.1.1粉沙质海岸泥沙淤积特点212
7.1.2粉沙质海岸港口布置模式213
7.2设计骤淤重现期及防治标准219
7.2.1航道骤淤重现期219
7.2.2骤淤防治标准220
7.3航道设计222
7.3.1航道通航标准222
7.3.2确定考虑骤淤影响的航道通航标准的原则223
7.3.3最大允许骤淤强度223
7.3.4粉沙质海岸港口航道参数设计223
7.4防沙堤设计231
7.4.1防沙堤布置231
7.4.2防沙堤长度232
7.4.3防沙堤高程240
7.4.4防沙堤间距247
7.5粉沙质海岸港口减淤设计准则257
第8章工程应用259
8.1黄骅港工程260
8.1.1港口概况260
8.1.2环境动力条件263
8.1.3海岸地貌特征265
8.1.4泥沙环境266
8.1.5煤炭港区一期工程淤积状况271
8.1.6煤炭港区外航道整治工程273
8.1.7综合港区防波挡沙堤及航道设计方案274
8.1.8工程实施效果278
8.2唐山港京唐港区工程282
8.2.1港口概况282
8.2.2环境动力条件284
8.2.3海岸地貌特征286
8.2.4泥沙环境288
8.2.5航道减淤工程实施方案301
8.2.6工程实施效果305
8.3潍坊港工程308
8.3.1港口概况308
8.3.2环境动力条件309
8.3.3海岸地貌特征311
8.3.4泥沙环境312
8.3.5防波挡沙堤及航道设计方案313
8.3.6工程实施效果315
8.4东营港东营港区工程316
8.4.1港口概况316
8.4.2环境动力条件318
8.4.3海岸地貌特征319
8.4.4泥沙环境320
8.4.5防波挡沙堤及航道设计方案321
8.4.6淤积预测322
8.5东营港广利港区工程323
8.5.1港口概况323
8.5.2环境动力条件324
8.5.3海岸地貌特征325
8.5.4泥沙环境326
8.5.5防波挡沙堤及航道设计方案328
8.5.6淤积分析328
8.5.7工程实施效果329
第9章展望331
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| 內容試閱：
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在我国的辽东、冀北、鲁北、苏北、浙东等海岸线上，散落分布着大量的粉沙质海岸。粉沙质海岸泥沙的活动性很大，在风浪作用下极易起动，也很容易沉降，因此在粉沙质海岸上建港，港口航道的泥沙淤积是海港建设发展需首先解决的问题。由于泥沙淤积的困扰，我国很多粉沙质海岸段被称为建港禁区，长期以来缺乏成规模的港口。20世纪80年代末，随着我国改革开放的深入及对外贸易的发展，为解决我国港口通过能力不足等问题，许多粉沙质海岸所在地区相继提出了建设港口、打通海上通道的需求。
粉沙质海岸是一种特殊类型的海岸。按照海岸带的海床物质组成和泥沙运动的一般规律，我国水运行业标准《港口工程技术规范1987》和《海港水文规范》JTJ 21398把海岸类型划分为淤泥质海岸和沙质海岸，对于岸滩物质介于沙质海岸和淤泥质海岸之间的粉沙质海岸未明确定义。20世纪90年代，我国在粉沙质海岸陆续建设京唐港、潍坊港和黄骅港。限于当时对海岸性质的认识水平和行业规范的局限，京唐港和黄骅港分别按照沙质海岸和淤泥质海岸泥沙运动理论指导设计和建设，港口建设过程中及建成后外航道频繁遭遇泥沙淤积的困扰。而潍坊港起步工程设计成离岸岛式，通过一条伸入海中长约10km的引堤将码头区与陆地连接，未开挖人工航道，利用天然水深供3000吨级船舶进出港口，规避了泥沙淤积问题，但港口规模也受到了限制。
2003年10月1013日，一场突来的寒潮大风给我国渤海湾造成了一次特大风暴潮。在其影响下，刚刚建成、连接朔黄铁路、承担国家北煤南运重任的重要港口黄骅港遭受了巨大打击，该港外航道发生了强烈骤淤，11m深航道基本淤平，淤积量高达1000多万m3，港口被迫停止运营，南方多个电厂电煤供应受到影响，经济损失及社会影响巨大。而此前在黄骅港建设过程中，就是因为外航道淤积严重，且沉积泥沙板结坚硬，疏浚开挖效率极低，造成航道不得不改线建设。一时间黄骅海岸能不能建港成了业界争论的话题，不仅影响了神华集团矿路港一体化运营，甚至一度影响了我国北煤南运的战略实施。与此同时，在相同时间，距黄骅港约140km的京唐港也遭受了同样的灾难，外航道发生了严重骤淤，口门段航道基本淤平，港口也被迫停止运营，损失严重。潍坊港由于采用岛式布局，没有开挖人工航道而免于灾难。然而，同样在此灾害天气条件下，位于黄骅
粉沙质海岸泥沙运动理论与港口航道工程设计
港与京唐港之间的天津港，以及邻近京唐港的秦皇岛港，却仅仅受到了轻微的影响。到底是什么原因造成了这样巨大的差异？当时这在业界引起了巨大反响。问题显然不是出现在风浪、水流等动力条件上，而是在底质泥沙上。天津港处于淤泥质海岸，秦皇岛港处于沙质海岸，经过多年研究实践，国内外对这两类海岸性质特征及泥沙运动规律已有较多的研究，港口设计与建设也有较成熟的技术可遵循，所以这两个港口在这次风暴潮作用下并没有遭受重大损失。黄骅港和京唐港所处海岸性质是介于两者之间的粉沙质海岸，在两港建设之前，国内外均没有在此类海岸建设深水大港的工程先例。根据调研，国外并没有粉沙质海岸概念，当时国内对这类海岸的研究也基本处于空白状态。总体上，对粉沙质海岸泥沙运动规律和在这类海岸建设海岸工程从本质上缺乏认识，亟须对粉沙质海岸特性、泥沙运动规律、港口航道设计原则与方法等方面加以研究。
经过多年研究攻关，我国在粉沙质海岸泥沙运动理论、泥沙运动规律、泥沙淤积预报方法、数学模型及物理模型试验手段、工程设计方法等方面取得了大量研究成果，成功实施了黄骅港外航道整治工程、唐山港京唐港区航道工程等，并应用于其他粉沙质海岸港口工程设计中，助推了粉沙质海岸港口建设。本书系统总结了我国粉沙质海岸理论研究及工程实践成果，对未来粉沙质海岸港口航道及海岸工程设计、建设，以及已有港口的扩建、维护等均具有指导意义。
本书的编写与出版得到了中交第一航务工程勘察设计院有限公司、交通运输部天津水运工程科学研究所、南京水利科学研究院、天津大学、上海科学技术出版社的大力支持，在此一并致谢。
由于粉沙质海岸类型的多样性及泥沙运动的复杂性，港口航道及海岸工程实践也面临一些新问题，相关研究仍在不断深化，加之作者水平有限，难免有不足及疏漏之处，敬请读者批评指正。
作者2020年9月
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