游艇碼頭波浪防護標準及防波堤設計

陳建勇

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海　200092）

游艇碼頭波浪防護標準及防波堤設計

陳建勇

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海200092）

摘要：對比各國游艇碼頭波浪防護標準，提出游艇碼頭防波堤設計時，應嚴格控制港內波況條件，并從實際條件、景觀效果、泊位成本、功能需求等多方面考慮，采用最合理、優化的平面布置及結構形式。總結并推薦游艇碼頭防波堤幾種實用的平面布置方式以及結構形式。可給類似工程提供有益借鑒。

關鍵詞：游艇碼頭；防波堤；波浪防護標準；平面布置

中圖分類號：U656.13

文獻標志碼：A

文章編號：2095-7874（2015）03-0041-04

doi：10.7640/zggWjs201503008

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-07

作者簡介：陳建勇（1981—），男，廣東東莞人，碩士，工程師，從事水利、水運工程咨詢與設計工作。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年游艇業逐漸被國內所熟知、引進，但目前國內游艇碼頭仍處于起步階段，設計實踐有限，而游艇碼頭對波浪防護的要求極高。本文通過分析和借鑒國內外游艇碼頭案例、國內外成熟規范，對游艇碼頭防護標準及防波堤設計等相關內容進行探討，以供同類工程參考。

1　游艇碼頭波浪防護標準

游艇普遍噸位較小、價格昂貴、泊位密集，且大多采用浮式結構靠泊。浮式結構多為輕型結構，抗浪能力較差，因此要求港內必須是平穩的。

一般而言游艇碼頭內掩護要求基于兩種考慮：一是基于波浪作用下浮式碼頭結構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），此要求應考慮重現期標準波浪要素；二是基于系泊游艇上休閑人群的舒適性考慮（即泊穩允許波高），此要求應考慮正常情況下的波浪要素[1]。

英國TYHA協會標準對游艇碼頭內波浪要求如下：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]。

澳大利亞游艇港設計準則中對游艇碼頭內波浪要求如表1[3]。

我國剛頒布實施的JTS 165-7—2014《游艇碼頭設計規范》[4]中對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。

相比上述各標準，英國TYHA協會標準、澳大利亞標準除規定波高外，還有波周期的規定

（波長影響到游艇隨波浪晃動的頻率）；而澳大利亞標準與我國標準中均對橫浪、順浪、斜浪進行了分述。

表1　游艇港“良好”波況標準Table 1 Wave condition standardsof Lianghao Yacht Harbor

總體而言英國標準要求較高，我國標準相對稍低（H1％約相當于有效波高1.5倍，允許波高大于其余兩者），而且僅按照50 a一遇H1％波高作為判別標準過于籠統，忽視了停泊舒適性判別標準。

英國TYHA協會是游艇會最高標準獎項“五金錨”獎的評定和頒發單位，如條件允許建議參考其制定的標準。

由此可見，游艇碼頭波況標準要求是極為苛刻的，建造在沿海的游艇碼頭在無防護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要求，會出現個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良的停泊條件，根本措施有兩種：一是選擇天然的避風良港、開闊內河或河口而建；二是運用工程措施如防波堤、內挖港池等提供掩護，以營造平穩的港區條件。

選擇天然避風良港可大量節約用以建造防波堤的工程投資。如深圳東郊的浪騎游艇會碼頭選址在平直而沒有天然岬角掩護的海岸線上，其建造費用必定比建造在天然海灣內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，建造費用也必定比選址在三亞河口內的鹿回頭廣場公共游艇碼頭要高，這是因為上述兩后者均只需要建造較短的防波堤，甚至無需防波堤就可形成良好的避風港池（見圖1）。

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

圖1　游艇碼頭分布Fig.1 Distribution ofMarinas

由于海岸有著內河無可比擬的出海便利性，尤其是對于可停泊帆船的游艇碼頭而言，其方案設計也比內河、市區更具自由度，并且可帶動市郊區域旅游開發和經濟發展。縱觀國外，游艇碼頭多建造于海岸或河口地區，如地中海尤其法國、意大利沿岸，美國西、東海岸等，已建有諸多較大規模的游艇碼頭。可見，在沿海地區建造的游艇碼頭占有較大比例，而這些游艇碼頭大多數又需要通過防護工程來營造滿足使用功能的平穩港池，因此游艇碼頭防護工程設計十分重要。

鑒于防波堤是最為常用的防護工程，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構形式。

3　游艇碼頭防波堤平面布置

3.1防波堤設置原則

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

1）防波堤設置應根據系泊條件、當地自然條件，經技術經濟論證后確定。

2）防波堤及口門布置應使港內有足夠的水域、良好的掩護、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的反射，使堤內形成利于波浪擴散的擴展水域，使之能達到港內平穩的綜合要求[4，6]。

除此外還需考慮游艇碼頭及游艇船型的特性，考慮以下幾點原則：

1）除非有其它限制要求，防波堤設置應使港內獲得盡量多的有效停泊水域，降低泊位建造成本；對需要建造防波堤的游艇碼頭，規模過小是不經濟的。

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

3）游艇碼頭防波堤設置應充分考慮景觀效果，避免標高過高、設計生硬從而影響水岸景觀；平面形態可結合其附屬功能，盡量大氣、美觀。

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

5）保證防波堤內、外的水體交換以適應港池潔凈度的要求。

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，應根據自然條件和建設規模選用。

1）單堤式

采用單堤作為防波堤系統的相對較少，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。

2）雙堤式

國內通過防波堤防護的游艇碼頭采用環抱式雙堤布置較多，如深圳浪騎游艇會、三亞半山半島船港。雙堤一般長短結合，短堤除防浪外還起防止泥沙沿岸運動作用，長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。

環抱式雙堤布置方式對天然掩護條件要求不高，多用于無掩護的開敞海岸，可有效防浪，但也有一定缺點。由于雙堤布置多用于無掩護的開敞海岸，而港內泊位密集，口門難以正對外海，這就要求游艇進出必須繞過長堤堤頭，往往不能充分利用天然水深，也拉長了進港航道的距離，對大型游艇進港不利；長堤過短對浪向防護功能較弱，過長則對港內水體交換造成一定障礙；再者由于運用較多，缺乏個性特色。

總結歐美多個游艇港防波堤的平面布置方式，除上述常規的方式外，另有兩種運用較多而實用性較強的類型：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系到防護效果、航道水深、游艇進出的便利安全以及港池內水體與外海的交換程度，防護效果與后三者則往往是相矛盾的。

國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，或當口門已為最小寬度仍未能控制入射波高滿足要求時應用；同時外島堤可根據不同的常浪向靈活布置，外島堤也可根據需求設計成潛堤。

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

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

2）多重防波堤式

傳統防波堤出發點是擋浪，而多重防波堤除擋浪外，還將波浪大部分局限、消散在內側口門之外。多重防波堤可為雙重防波堤（如圖4），或在口門處通過適當的堤形，形成一“甕門”式區域（如圖5）的異型防波堤，以使入射進口門的波浪重復反射、消散在該區域內，同時可在正對口門的岸線段輔以消浪沙灘，最大程度減少進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入港池的波浪能量，港內防波堤內壁、護岸有較好條件采用直立式結構，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波浪條件可作為大型船舶碼頭，也可作為臨時錨地。

采用多重防波堤在進行平面布置時須進行數學、物理模型試驗。

4　浮動式防波堤

浮動式防波堤為空箱全浮力式混凝土結構（見圖6）。其原理與透空式防波堤相同，同樣具備投資小、透水環保的優點；其更突出優勢是堤身可隨水位變動，不受地質條件限制，可適應更大的水位差，同時易建易拆，便于港區規模擴大，且出露水面部分較少，景觀性好。缺點是錨鏈設備較為復雜，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、泥沙運動較弱的區域，或作為臨時防護結構。

浮動式防波堤雖有一定的缺點，但其經濟、環保、簡便、美觀的優勢是其它防波堤不可比擬的。在國外不少游艇碼頭采用浮式防波堤結構，內側還可兼作大型游艇系泊碼頭，其實用性更不言而喻。目前此種結構大多適用于內河、河口或有一定自然掩護的海域如瀉湖、內灣等，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）、高拉伸性能高強度的拉簧錨碇結構不斷改進，今后大量應用于波浪較大的海岸地區是其必然趨勢。

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

5　結語

游艇碼頭對波浪防護有高標準的要求，防波堤設計應按規范嚴格控制港內波況條件。此外還應從游艇碼頭實用性角度，結合實際條件、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，可考慮雙堤+外島堤式、多重防波堤式等布置方式。

防波堤結構在合理的平面布置基礎上，設計者應多方面進行比選，合理選型并優化設計。

參考文獻：

[1]中交第四航務工程勘察設計院有限公司.游艇碼頭設計技術研究：討論稿[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，游艇碼頭設計規范[S]. JTS 165-7—2014,Code for design ofmarinas[S].

[5]鄺向榮.游艇港：選址、規劃、設計與開發[M].大連：大連理工大學出版社，2012. KUANG Xiang-rong.Yachtharbor:site selection,planning,design and development[M].Dalian:Dalian Universityof Technology Press, 2012.

[6] JTS 154-1—2011，防波堤設計與施工規范[S]. JTS 154-1—2011,Code of design and construction of breakwaters [S].