游艇码头波浪防护标准及防波堤设计

陈建勇

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海　200092）

游艇码头波浪防护标准及防波堤设计

陈建勇

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）

摘要：对比各国游艇码头波浪防护标准，提出游艇码头防波堤设计时，应严格控制港内波况条件，并从实际条件、景观效果、泊位成本、功能需求等多方面考虑，采用最合理、优化的平面布置及结构形式。总结并推荐游艇码头防波堤几种实用的平面布置方式以及结构形式。可给类似工程提供有益借鉴。

关键词：游艇码头；防波堤；波浪防护标准；平面布置

中图分类号：U656.13

文献标志码：A

文章编号：2095-7874（2015）03-0041-04

doi：10.7640/zggWjs201503008

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-07

作者简介：陈建勇（1981—），男，广东东莞人，硕士，工程师，从事水利、水运工程咨询与设计工作。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年游艇业逐渐被国内所熟知、引进，但目前国内游艇码头仍处于起步阶段，设计实践有限，而游艇码头对波浪防护的要求极高。本文通过分析和借鉴国内外游艇码头案例、国内外成熟规范，对游艇码头防护标准及防波堤设计等相关内容进行探讨，以供同类工程参考。

1　游艇码头波浪防护标准

游艇普遍吨位较小、价格昂贵、泊位密集，且大多采用浮式结构靠泊。浮式结构多为轻型结构，抗浪能力较差，因此要求港内必须是平稳的。

一般而言游艇码头内掩护要求基于两种考虑：一是基于波浪作用下浮式码头结构抗浪能力以及系泊游艇之间、游艇与浮式码头之间相互碰撞安全考虑（即系泊允许波高），此要求应考虑重现期标准波浪要素；二是基于系泊游艇上休闲人群的舒适性考虑（即泊稳允许波高），此要求应考虑正常情况下的波浪要素[1]。

英国TYHA协会标准对游艇码头内波浪要求如下：1）正常情况下有效波高在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，必须采用防浪措施[2]。

澳大利亚游艇港设计准则中对游艇码头内波浪要求如表1[3]。

我国刚颁布实施的JTS 165-7—2014《游艇码头设计规范》[4]中对游艇码头浮桥式泊位系泊允许波高（50 a一遇H1％）为：顺浪H1％< 1.1 m；横浪H1％< 0.5 m。

相比上述各标准，英国TYHA协会标准、澳大利亚标准除规定波高外，还有波周期的规定

（波长影响到游艇随波浪晃动的频率）；而澳大利亚标准与我国标准中均对横浪、顺浪、斜浪进行了分述。

表1　游艇港“良好”波况标准Table 1 Wave condition standardsof Lianghao Yacht Harbor

总体而言英国标准要求较高，我国标准相对稍低（H1％约相当于有效波高1.5倍，允许波高大于其余两者），而且仅按照50 a一遇H1％波高作为判别标准过于笼统，忽视了停泊舒适性判别标准。

英国TYHA协会是游艇会最高标准奖项“五金锚”奖的评定和颁发单位，如条件允许建议参考其制定的标准。

由此可见，游艇码头波况标准要求是极为苛刻的，建造在沿海的游艇码头在无防护工程措施的情况下绝大部分难以满足。如未能完全满足波浪防护要求，会出现个别泊位不能安全停泊游艇、主支走道之间的连接部位损坏等情况。

2　游艇码头防浪措施

为使游艇码头具备优良的停泊条件，根本措施有两种：一是选择天然的避风良港、开阔内河或河口而建；二是运用工程措施如防波堤、内挖港池等提供掩护，以营造平稳的港区条件。

选择天然避风良港可大量节约用以建造防波堤的工程投资。如深圳东郊的浪骑游艇会码头选址在平直而没有天然岬角掩护的海岸线上，其建造费用必定比建造在天然海湾内的七星湾游艇码头高[5]，位于三亚鹿回头岭的半山半岛帆船港，建造费用也必定比选址在三亚河口内的鹿回头广场公共游艇码头要高，这是因为上述两后者均只需要建造较短的防波堤，甚至无需防波堤就可形成良好的避风港池（见图1）。

但滨水岸线是宝贵资源，天然避风港更是稀缺，多已规划为港口或历来作为渔民的避风港，而内河多为通航河道，出海便利性不如海岸，也多存在临岸地块已规划它用、腹地狭窄等诸多限制。因此完全通过选址来获得优良的游艇港区条件，需更多地依赖于政府层面的规划，以及投资者的定位决策。

图1　游艇码头分布Fig.1 Distribution ofMarinas

由于海岸有着内河无可比拟的出海便利性，尤其是对于可停泊帆船的游艇码头而言，其方案设计也比内河、市区更具自由度，并且可带动市郊区域旅游开发和经济发展。纵观国外，游艇码头多建造于海岸或河口地区，如地中海尤其法国、意大利沿岸，美国西、东海岸等，已建有诸多较大规模的游艇码头。可见，在沿海地区建造的游艇码头占有较大比例，而这些游艇码头大多数又需要通过防护工程来营造满足使用功能的平稳港池，因此游艇码头防护工程设计十分重要。

鉴于防波堤是最为常用的防护工程，其功能与挖入式港池相似，本文将主要讨论游艇码头防波堤的平面布置及结构形式。

3　游艇码头防波堤平面布置

3.1防波堤设置原则

游艇码头防波堤主要目的是为码头泊位提供平稳的港池，主要功能是防浪，其一般原则与货、客运码头防波堤一致。如：

1）防波堤设置应根据系泊条件、当地自然条件，经技术经济论证后确定。

2）防波堤及口门布置应使港内有足够的水域、良好的掩护、有利于减少泥沙淤积。

3）防波堤需能有效控制波浪直射，控制绕射波浪在港内的反射，使堤内形成利于波浪扩散的扩展水域，使之能达到港内平稳的综合要求[4，6]。

除此外还需考虑游艇码头及游艇船型的特性，考虑以下几点原则：

1）除非有其它限制要求，防波堤设置应使港内获得尽量多的有效停泊水域，降低泊位建造成本；对需要建造防波堤的游艇码头，规模过小是不经济的。

2）防波堤除防浪功能外，条件允许还应合理考虑其它功能，如堤顶通行、停车场、接岸结构、加油站，或兼作码头等。

3）游艇码头防波堤设置应充分考虑景观效果，避免标高过高、设计生硬从而影响水岸景观；平面形态可结合其附属功能，尽量大气、美观。

4）防波堤设置还应注意不要使进出游艇、帆船受横风、横浪作用，保证游艇安全方便进出港。

5）保证防波堤内、外的水体交换以适应港池洁净度的要求。

3.2防波堤平面布置方式

防波堤布置一般由单堤、双堤、岛堤或多堤等组成，应根据自然条件和建设规模选用。

1）单堤式

采用单堤作为防波堤系统的相对较少，这是由于单堤需要较好的自然条件，常浪较小或有一定的岬角天然掩护。

2）双堤式

国内通过防波堤防护的游艇码头采用环抱式双堤布置较多，如深圳浪骑游艇会、三亚半山半岛船港。双堤一般长短结合，短堤除防浪外还起防止泥沙沿岸运动作用，长堤一般垂直于常浪向，并绕过短堤堤头，以最大程度防止波浪入射。

环抱式双堤布置方式对天然掩护条件要求不高，多用于无掩护的开敞海岸，可有效防浪，但也有一定缺点。由于双堤布置多用于无掩护的开敞海岸，而港内泊位密集，口门难以正对外海，这就要求游艇进出必须绕过长堤堤头，往往不能充分利用天然水深，也拉长了进港航道的距离，对大型游艇进港不利；长堤过短对浪向防护功能较弱，过长则对港内水体交换造成一定障碍；再者由于运用较多，缺乏个性特色。

总结欧美多个游艇港防波堤的平面布置方式，除上述常规的方式外，另有两种运用较多而实用性较强的类型：其一为双堤+外岛堤式（即混合堤），其二为多重防波堤式。

1）双堤+外岛堤式

防波堤口门位置及宽度关系到防护效果、航道水深、游艇进出的便利安全以及港池内水体与外海的交换程度，防护效果与后三者则往往是相矛盾的。

国外有较多游艇港采用双堤+外岛堤式布置（图2、图3），即在外侧再布置一道或多道外岛堤，这种布置方式可较大程度释放口门位置与宽度的限制，或当口门已为最小宽度仍未能控制入射波高满足要求时应用；同时外岛堤可根据不同的常浪向灵活布置，外岛堤也可根据需求设计成潜堤。

图2　美国西海岸Pillar PointHarbor防波堤Fig.2 Pillar PointHarbor breakwater in United States WestCoast

图3　美国西海岸Berkeley Marina防波堤Fig.3 Berkeley Marina breakwater in United StatesWest Coast

2）多重防波堤式

传统防波堤出发点是挡浪，而多重防波堤除挡浪外，还将波浪大部分局限、消散在内侧口门之外。多重防波堤可为双重防波堤（如图4），或在口门处通过适当的堤形，形成一“瓮门”式区域（如图5）的异型防波堤，以使入射进口门的波浪重复反射、消散在该区域内，同时可在正对口门的岸线段辅以消浪沙滩，最大程度减少进入港池后反射的波浪能量。

图4　摩纳哥PortMonte Carlo防波堤平面布置Fig.4 Layoutof PortMonte Carlo breakwater in Monaco

图5　意大利罗马Ostia YachtHarbour防波堤平面布置Fig.5 Layoutof Ostia YachtHarbour breakwater in RoMe,Italy

采用多重防波堤缺点是增加了海域使用面积和工程投资，但基于其能最大程度减少进入港池的波浪能量，港内防波堤内壁、护岸有较好条件采用直立式结构，以兼作固定式码头或贴岸布置浮码头泊位，增加港池水域有效利用率；双重防波堤之间水域根据波浪条件可作为大型船舶码头，也可作为临时锚地。

采用多重防波堤在进行平面布置时须进行数学、物理模型试验。

4　浮动式防波堤

浮动式防波堤为空箱全浮力式混凝土结构（见图6）。其原理与透空式防波堤相同，同样具备投资小、透水环保的优点；其更突出优势是堤身可随水位变动，不受地质条件限制，可适应更大的水位差，同时易建易拆，便于港区规模扩大，且出露水面部分较少，景观性好。缺点是锚链设备较为复杂，无防砂、阻挡水流的功能，由于其横断面尺寸的局限，适用于波陡较小、水位差较大、泥沙运动较弱的区域，或作为临时防护结构。

浮动式防波堤虽有一定的缺点，但其经济、环保、简便、美观的优势是其它防波堤不可比拟的。在国外不少游艇码头采用浮式防波堤结构，内侧还可兼作大型游艇系泊码头，其实用性更不言而喻。目前此种结构大多适用于内河、河口或有一定自然掩护的海域如泻湖、内湾等，但仍在不断被研究、不断推陈出新，尤其超大型混凝土浮式防波堤（H > 3 m）、高拉伸性能高强度的拉簧锚碇结构不断改进，今后大量应用于波浪较大的海岸地区是其必然趋势。

图6　美国华盛顿州BreMerton Marina浮式防波堤Fig.6 BreMerton Marina floating breakwater in Washington State,USA

5　结语

游艇码头对波浪防护有高标准的要求，防波堤设计应按规范严格控制港内波况条件。此外还应从游艇码头实用性角度，结合实际条件、泊位成本、景观效果、功能需求等多方面考虑。

防波堤应合理采用平面布置方式。在常用的平面布置方式不能满足要求时，可考虑双堤+外岛堤式、多重防波堤式等布置方式。

防波堤结构在合理的平面布置基础上，设计者应多方面进行比选，合理选型并优化设计。

参考文献：

[1]中交第四航务工程勘察设计院有限公司.游艇码头设计技术研究：讨论稿[R].2001. CCCC-FHDIEngineering Co.,Ltd.Technical research on marina design:discussion draft[R].2001.

[2] The Yacht Harbor Association Ltd.A code of practice for the design,construction and operation of coastal and inland marinas and yachtharbours[K].UK:The YachtHarbor Association Ltd.,2012.

[3] AS 3962—2001，Guidelines for design ofmarinas[S].

[4] JTS 165-7—2014，游艇码头设计规范[S]. JTS 165-7—2014,Code for design ofmarinas[S].

[5]邝向荣.游艇港：选址、规划、设计与开发[M].大连：大连理工大学出版社，2012. KUANG Xiang-rong.Yachtharbor:site selection,planning,design and development[M].Dalian:Dalian Universityof Technology Press, 2012.

[6] JTS 154-1—2011，防波堤设计与施工规范[S]. JTS 154-1—2011,Code of design and construction of breakwaters [S].