航道工程学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,航道工程学,Waterway Engineering,主讲：郑艳娜,上节回顾,1,水流动力轴线,2,深泓线,3,通航保证率,定义：,天数,/,天数,通航,天数,/,全年,天数,作用：确定航道,水位,确定航道,最低通航,水位,4,航道基本尺度：,、及 。,水深、宽度、最小弯曲半径及净空,。,通航条件：,1,）航道尺度,2,）水流条件（,V,、,J,）,5,航道标准尺度包括哪些，如何计算,航道标准水深：设计船型标准吃水,+,富裕水深,航道标准宽度：航迹线宽度,+,富裕宽度,航道最小弯曲半径：船长,航道净空高度,&,净空宽度,6,航道断面系数,=,断面面积,/,断面面积,7,航道水流条件,纵向流速,横流流速,环流流速,航道整治工程,整治依据,：航道整治应根据河床演变的趋势，把冲淤导向有利的方向。航道整治工程应符合河床演变规律及河流动力学原理，统筹兼顾，进行科学规划，应根据不同河势及特性，采取相应的整治原则及措施。,设计内容,：整治线的设计与整治断面设计是航道整治工程最基本也重要的设计内容，本章系统阐述了整治线的布置原则与各整治参数的计算方法。,工程措施,：整治线与整治参数要通过整治建筑物实现，本章介绍了主要整治建筑物的特性、作用与结构型式。根据平原河流、山区河流不同的水流特性，分别介绍了不同河道一般存在的碍航滩险特征、相应的整治工程措施及水力计算方法。,第一节 概述,1.,河床冲淤变化的根本原因，在于水流输沙能力与来沙量的不平衡。,2.“,优良河段”特征：,枯水期水流集中于一个河槽而不分流；,河岸的曲度均匀而不过大，两个相邻的弯曲河段之间的直线过渡段不太长，主流没有急弯；,深槽与过渡段的高程相差不大；,水面的比降沿程均匀；,枯水期过渡段的过水断面较为对称；,边滩发育完整，高程较高且相对稳定；,枯水时期深槽的宽度稍大于过渡段的宽度。,第一节 概述,3.,航道整治是根据河床演变的趋势，把冲淤导向有利的方向。,）,掌握规律：,航道整治工程应符合河床演变规律及河流动力学原理，统筹兼顾，进行科学规划；,）,因地制宜,：应根据不同河势及特性，采取相应的整治原则及措施：,山区河流航道整治；平原河流航道整治。,）,分清主次：,同的滩势（浅、急、险）及碍航性质，有针对性地指定整治措施。,）,全面考虑：,应考虑对已建、在建或将建的同河段的水利枢纽工程可能造成影响。,第二节 整治线设计与布置,1,整治线：是指在整治工程设计流量下，在水面处所设计的稳定河槽的外形。,图,3-1,整治线与航道,第二节 整治线设计与布置,2.,整治线的设计,(1),确定整治线的位置与岸线之间的关系；,(2),了解整治线范围内及边缘的水流泥沙特性；,(3),确定整治线的水位与整治线宽度。,第二节 整治线设计与布置,3,整治线布置原则：,1,）整治线的起点和终点应以稳定深槽的主导河为依托。,图,3-2,整治线过渡位置,第二节 整治线设计与布置,3,整治线布置原则：,2,）整治线一般应与枯水河槽相适应,图,3-3,整治线与流向关系,第二节 整治线设计与布置,3,整治线布置原则：,3,）整治线一般应通过浅滩上的最大流速区,4,）有支流或溪沟汇入的口门不宜布置整治线。,5,）全面考虑两岸工农业需要和防洪要求。,第二节 整治线设计与布置,4,整治线轮廓的确定,整治线的轴线应当做成 平缓相连的曲线。,曲线的弯曲半径和直线段的长度与该河流来水来沙及其过程、河床地质、河岸组成有关。不同的水文、泥沙、地质条件形成自身稳定的河形。,在一般情况下，当浅滩河段的来沙量多时，可采用,R,4B,，反之采用,R,5B,；,第二节 整治线设计与布置,4,整治线轮廓的确定,对特殊河形按其自身规律选取；,当切除凸嘴，改善航行条件时，可采用,R,(2-3)B,，直线段长度取,L,(1-3)B,。,澜沧江阿达箐滩,第三节 整治断面设计,一 设计水位,1.,设计水位包括最低通航水位和最高通航水位，是计算标准船队（舶）正常通航天数的依据。,图,3-4,正常通航期示意图,第三节 整治断面设计,2.,浅滩上的设计水位推求：先推求与该滩有直接关系的水文站的设计水位，再相关到浅滩上。,3.,浅滩上的设计水位推求方法,）浅滩临时水尺设计最低通航水位推求方法,水位相关法,图,3-5,水位相关图,第三节 整治断面设计,比降插入法,比降均匀插入法,图,3-6,比降均匀插入法示意图,图,3-7,比降不均匀插入法示意图,比降不均匀插入法,第三节 整治断面设计,瞬时水位法：观测一段时间的水位，算出浅滩与基本站同时的落差关系，即可求出浅滩设计水位。,第三节 整治断面设计,）浅滩临时水尺设计最高通航水位推求,洪水期水位资料,）浅滩上各断面设计水位的推求,基准：临时水尺断面设计水位,方法：相关方法；瞬时水面法,第三节 整治断面设计,二 整治水位,1.,定义：指与整治建筑物头部齐平的水位。,2.,经验方法,根据各河流整治比较成功的经验数据确定，通常是设计水位,1m,整治水位。,选择该河优良河段的边滩高程作为整治水位。,采用多年平均水位或多年平均流量时的水位,此水位接近于平滩（边滩）水位。,第三节 整治断面设计,3.,造床流量法,造床流量：造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的流量。,与造床强度（输沙率）和历时相关。,第三节 整治断面设计,Z-P,、,Z-V,、,Z-v4P,关系曲线,Q,PJQm,关系曲线,苏联马卡维也夫 床沙输沙率关系：,GQ,m,J,第三节 整治断面设计,第一造床流量：多年平均最大洪水流量，保证率为,1,6,。,第二造床流量：略大于多年平均流量，保证率为,24,45,，对于束水归槽、冲刷浅滩，应取第二造床流量作为整治流量，其相应水位为整治水位。,第三节 整治断面设计,三 整治线宽度,定义：指整治水位时的河面宽度。,图,3-9,整治线及其宽度示意图,第三节 整治断面设计,整治线宽度过宽，束水作用不明显；,整治线宽度过窄，将产生局部的过渡冲刷，引起下游河段的淤积，或流速过大使航行条件恶化。,整治线宽度确定了整治建筑物（丁坝）的长度，由此影响着整治工程数量和工程投资的大小。,第三节 整治断面设计,（一）经验方法,寻找与被整治浅滩具有相似的水文、泥沙及河床地质条件的优良河段（在浅滩上下游）。,优良河段断面图,某河段,B-H,关系图,第三节 整治断面设计,（二）理论计算方法,.,水力学方法,（,3,13,）,（,3,14,）,联解：,（,3,15,）,此法认为：整治水位时整治前后的,Q,、,n,、,J,相同,（,3,17,）,第三节 整治断面设计,一般,H2,不知道，可根据航道要求水深,t,乘以改正系数,第三节 整治断面设计,图,3-14,(B,b),相关曲线,第三节 整治断面设计,2.,输沙平衡方法,(3-19),(1),底沙造床为主,沙莫夫推移质输沙率公式：,（,3-20,）,第三节 整治断面设计,为了计算方便，,(3-21),式中指数,m,的值可以由对数纸上的 的相关线确定,(3-22),（,2),悬沙造床为主,(3-25),第三节 整治断面设计,（,3,）应用,(3-22),和,(3-25),式时，一般在以下几种情况应考虑流量的变化：,在非通航汊道内建坝或在分流段建挑流坝作为分流工程后，两汊的分流比会发生变化；,在通航汊道内建整治建筑物后，改变了汊道内的阻力，也会使两汊分流比发生变化；,在山区少沙河流上，坝体渗流较大，一部分流量从坝田流出，使整治线范围内的流量有所减少。,第三节 整治断面设计,(,三,),、规范推荐的输沙平衡计算公式,航道整治工程技术规范（,JTJ285-90,）,推荐的输沙平衡方法计算公式的基本形式如下：,(3-26),水深改正系数，一般在,0.7-0.9,之间选取；,t,整治水位下的航道边缘水深，,t=,航道标准水深,+,整治超高,K,系数，一般取,K,1,，在河床演变剧烈的复杂情况下，取,K,0.8,0.9,Y,指数，稳定河床取,Y,1.67,；以悬沙造床为主取,Y,1.33,；以底沙造床为主取,Y,1.2,1.4,第三节 整治断面设计,四 整治水位和整治线宽度的调整,（一）调整原因,、没有正确反映在水位的降落过程中水流对浅滩演变的作用。,、推导公式过程中的某些假定和简化与实际情况不符。,、按计算公式求得的整治水位和整治线宽度，它们之间的最优组合不清楚。,第三节 整治断面设计,（二）调整方法,1,滩形复杂、受壅水影响、汛后浅滩冲刷缓慢且枯水历时较短时，可适当提高整治水位或缩窄整治线宽度。,2,浅滩群的纵向流速沿程减小时，经验算后，可适当束窄出口段的整治线宽度。,3,浅滩主要采用基建性疏浚提高航道水深，整治建筑物只起稳定挖槽的作用时，其整治水位可适当降低，或将整治线宽度适当加大。,4,堵塞较长的下深槽沱口用以减弱横流的丁坝群，其末座丁坝可减低高度。,小结,航道整治工程与河床演变,整治线布置原则,整治断面设计,设计水位,通航最高设计水位,&,通航最低设计水位,整治水位,经验法、,造床流量法,整治线宽度,经验法、,理论计算方法及规范推荐的计算公式,整治水位和整治线宽度的调整,习题,1,某河段,Q,2,JP,流量关系曲线见下图，请说明该图所表达的含义，如对该河段浅滩进行航道整治，整治水位如何选取。,1 Q,：流量；,J,：比降；,P,：频率；对应两个峰值为第一、第二造床流量,第一造床流量：多年平均最大洪水流量，保证率为,1,6,。,第二造床流量：略大于多年平均流量，保证率为,24,45,2,对于束水归槽、冲刷浅滩，应取第二造床流量作为整治流量，其相应水位为整治水位。,习题,2,某浅滩整治水位对应流量为,538m,3,/s,，,B,1,650m,、,H,1,1.6m,，假设整治前后,Q,不变，要求整治后整治水位时航深,=2m,，求相应的整治线宽度,B,2,，已知床沙平均粒径为,1mm,。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,整治建筑物,作用：,束水、导流、导沙、固滩、护岸,形式：,丁坝、顺坝、琐坝、洲头分流坝、洲尾导流坝及护岸等,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,丁坝：最常用的整治建筑物,形式：与河岸构成丁字形,作用：横向阻水,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,（一）丁坝对河道水流和泥沙的影响,1.,非淹没丁坝和水流现象,收缩断面,扩散断面,回流区,图,3-16,丁坝前后水流现象,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,2.,淹没丁坝的水流泥沙现象,束水作用大大降低，坝下回流区逐步消失，丁坝相当于堰流，水流漫过坝顶，形成跌水，在坝后产生横轴螺旋流。,造成环流，横向导沙，导沙部位与丁坝的方向密切相关；调整分汊河道的分流比，控制分流，淤高河滩，保护河岸或海塘；挑出主流以防顶冲河岸和堤防。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,3.,丁坝的方向,上挑下坝,下挑丁坝,正挑下坝,图,3-19,丁坝轴线与水流交角,上挑丁坝：,丁坝方向指向上游,坝头水流较紊乱，坝头冲刷坑较大,漫坝水流垂直漫过坝顶后偏向河心，以一定角度与航道中的水流汇合形成挤压水流，冲刷航道，而含沙量较多的底层水流，自河心向岸边运动，将泥沙导入坝田,坝后的螺旋流自坝头向坝根运动，上挑丁坝的坝田淤积效果较好。,图,3-18,淹没丁坝水流泥沙运动情况,下挑丁坝：,坝轴线与水流交角,90,，丁坝方向指向下游，,坝头水流较平顺，坝头冲刷坑小而浅。,漫坝水流漫过丁坝后偏向河岸，,这种情况下坝田岸边部位淤积较慢,图,3-18,淹没丁坝水流泥沙运动情况,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,（二）丁坝群的布置,1,）每条丁坝只能控制一段河长，故一般都需要布置数条丁坝，形成丁坝群。,2,）束流范围小，一条丁坝效果不够，主流往往绕过坝头按原来方向流动。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,1.,对口丁坝,水流比较平顺，流态好，适合在流速较小的河流上应用,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,1.,错口丁坝,水流绕过坝头比较迂回曲折，适合流速较大的山区河流。,小功率船舶为克服急流，可利用坝头下游回流区上行。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,2.,阶梯式丁坝,图,3-21,等高丁坝与阶梯丁坝正面图,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,图,3-22,阶梯式丁坝系统附近的水流运动,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,3.,其它形式,（,1,）短丁坝：,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,（,2,）勾头丁坝：,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,（,2,）勾头丁坝：,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,坝头流速可减少,20,左右,勾长比的增加减少了坝头最大的冲刷坑深度,勾长比的增加，坝后冲刷范围减少,图,3-24,冲刷范围与,D,L,的变化关系,图,3-23 D,L,与,ho,hL,的变化关系,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,二、顺坝,图,3-25,抛石顺坝,（一）顺坝常用范围,调整急弯，规顺岸线，促使航槽稳定。,堵塞倒套、尖潭。,堵塞支汊，调整汇流处的交汇角。,沿整治线束窄河宽。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,（二）顺坝布置的一般原则,1.,顺坝坝身一般靠近整治线，布置在凹岸或主导河岸一侧。,2.,顺坝坝轴线与水流交角不宜过大。,3.,浅滩两岸不宜同时布置顺坝。,4.,顺坝平面形态应由平缓的曲线构成，坝根应与河岸平缓连接。,5.,顺坝坝头要求伸入下深槽，避免坝头附近出浅。,6.,为加速顺坝坝田淤积，可在顺坝与原河岸之间建格坝。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,图,3-26,顺格坝组合应用,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,三、琐坝,从一岸到另一岸横跨河槽及串沟的建筑物,“塞支强干”,坝顶高程的确定,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,四、潜坝,1.,潜坝：最枯水位时均潜没在水下而不碍航的建筑物，有潜丁坝、潜锁坝等,2,主要作用,壅高上游水位，调整比降，增加水深；,也可以促淤赶沙，减小过水断面和消除不良流态等。,第四节 主要整治建筑物的特性与作用,图,3-27,莱茵河下游潜坝的应用,图,3-28,抛石锁坝施工,第五节 主要整治建筑物的结构,一、重型整治建筑物,主要由石料、砼、铪、钢柏桩等构筑,具有坚固耐久性，既能抵卸水流、漂木、波浪其对建筑物的冲击，又能在自然环境下具有良好防腐性能。,用得较多的是抛石结构整治建筑物。,第五节 主要整治建筑物的结构,（一）抛石丁坝,图,3-29,抛石丁坝,第五节 主要整治建筑物的结构,1,、丁坝横断面 、丁坝坝顶纵坡,、丁坝坝根 、坝头,图,3-30,抛石丁坝结构示意图,第五节 主要整治建筑物的结构,1,、丁坝横断面,梯形，堤顶宽,1,4m,，迎水坡,1:11:1.5,，背水坡,1:11:2.5,。流速大的地区，堤顶适当增宽。潜丁坝，考虑到施工、维修难度和通航要求，堤顶适当增宽，边坡适当减缓。,第五节 主要整治建筑物的结构,、丁坝坝顶纵坡,横断面面积随水位涨落而逐渐变化，,1:1001:300,。,丁坝较长，可设变坡，坝长,300m800m,，,1:500,，坝长超过,800m,，先确定坝根高程，从坝头按,1:500,起坡，达到坝根告成后改为平坡。,图,3-30,抛石丁坝结构示意图,第五节 主要整治建筑物的结构,、丁坝坝根的处理,为避免坝根被冲蚀而影响整治效果和坝体稳定，需进行保护，常用干砌块石结构。河岸抗冲，可不护；抗冲能力不强，护岸；抗冲性差，护岸要延长。,上游护岸长,515m,，下游长,1025m,，护坡坡顶高度高出坝根顶部高程,1.0m,，护坡坡度不宜陡于,1:1.5,。,第五节 主要整治建筑物的结构,图,3-31,坝根护岸,第五节 主要整治建筑物的结构,、坝头处理,1,）坝顶加宽,2,）修圆，放缓向河坡,3,）加大护底面积,4,）下游侧加顺坝，形成勾头状,图,3-32,坝头处理,第五节 主要整治建筑物的结构,（二）抛石顺坝,、顺坝横断面：,1,3m,，,1:11:2,2,、顺坝的纵坡：与整治水面比降一致,（三）抛石锁坝,1,、抛石锁坝的断面尺寸：同潜丁坝，抗滑稳定,2,、锁坝护底：减少河床变形,3,、锁坝坝坝根处理：护坡；开槽，防渗,第五节 主要整治建筑物的结构,二、轻型整治建筑物,采用梢料、竹木、聚烯烃等材料构成,透水整治建筑物,沉排护底：柴排、化纤强物软体排、沙袋排等等。,图,3-33,护底排沉放,第五节 主要整治建筑物的结构,（一）柴排、木桩编篱构成的建筑物,图,3-34,单排编篱,第五节 主要整治建筑物的结构,（二）化纤织物构成的建筑物,柴排需要大量的梢料，目前因材料来源困难，柴排的使用受到限制。随着化纤织物的发展，由化纤织物制成的软体排正逐渐取代梢料沉排。,化纤织物软体排：,一般由编织布、,塑料绳网和压块,三部分组成。,图,3-35,聚烯烃织物护底,整治工程实例,小橄榄坝滩：,浅滩上游进口河段洪枯水期河宽变化不大，多在,100,300m,之间。放宽段弯曲分汊，河面开阔，洪枯水河宽变化剧烈，枯季河宽一般不足,200m,，而洪水河宽可达,960m,，放宽率达到,3.0,以上。,浅滩下游出口河段狭窄弯曲，洪枯水河宽在,80,250m,间，且下接一,180,急弯段，对浅滩段有明显的壅水作用，是造成小橄榄坝滩洪淤枯冲、涨淤落冲的重要原因。这可从洪、枯水该河段比降变化得到证明。如,Q=504m3/s,时，该河段最大比降为,1.64,，如,Q=2 800m3/s,时，该河段最大比降为,0.29,，即比降减小了,85.3%,。,整治工程实例,整治工程实例,按航道整治要求，设计流量按,95%,保证率推算为,504m,3,/s,，相应浅滩段水位,578.64m,。航道水深,2.0m,，航宽,40m,。,整治流量则考虑到小橄榄坝滩的山区河流特征，及涨淤落冲的输沙特征，且在整个落水期和枯水碍航的情况，选取平滩（右边滩）水位时的流量作为整治流量，即,Q,整,=2 000m,3,/s,，相应整治水位,582.988m,。,整治工程实例,整治线宽度的确定采用经验法和理论计算法相结合。,首先采用优良河段法，根据分析，本河段思茅港江心洲头段河岸顺直稳定，航深、航宽、水流条件良好，可作为优良河段，其代表断面河相关系为,（,1,）,式中,B,为河宽，,H,为断面平均水深。,整治流量航道要求的边缘水深,t=Z,整,-Z,设,+2.=5.27m,，取整治后断面平均水深,H,2,=,t,=0.855.27=4.48m,，将,H2,代入式（,1,）得到整治线宽度为,228.7m,。,整治工程实例,其次按照水力学方法计算，其算式为,（,2,）,式中,B1,为整治前浅滩水面宽度，,H1,为整治前浅滩断面平均水深，,B2,为整治线宽度，浅滩代表断面的,H1=2.01m,，,B1=860m,，代入式,(2),得整治线宽度为,225.5m,。,综合考虑选取整治线宽度为,225m,。,整治工程实例,试验的整治方案可分为两大类：,丁坝群方案：进口用锁坝封闭江心洲左汊，滩段两岸采用丁坝群进行整治，达到束水攻沙，稳定航槽的目的，具体布置见图,3,。,丁顺坝方案：进口用锁坝封闭江心洲左汊，左岸采用顺坝归顺水流，封湾束水，右岸采用丁坝群固滩强岸，具体布置见图,4,。,整治工程实例,图,3,丁坝群整治方案布置图,图,4,丁顺坝整治方案布置图,整治工程实例,图,5,丁坝群整治效果图,图,6,丁顺坝整治效果图,整治工程实例,丁坝群方案存在以下问题较难解决：,由于丁坝壅水，若缩窄过多，易造成航槽上段泥沙淤积，航宽减小。通过放宽整治线可减小壅水，但又会造成航槽束水不够，冲沙能力偏弱的问题。,由于该滩位于急弯河段，上游主流几乎直线进入弯道，丁坝群难以将水流顺势、平稳的导向航槽，导致弯道凹岸丁坝坝头附近流态紊乱，流速分布不均，航行条件差。,主导河岸（弯道凹岸）处的丁坝坝头和坝田冲刷严重。如清水试验确定的方案，其左岸丁坝坝头局部冲刷深度达,10m,以上，导致冲坑吸流，影响航槽冲刷稳定，容易出现局部航宽、水深不足等现象。,整治工程实例,丁顺坝方案则避免了丁坝引起的这些问题，所形成的航槽尺度和水流条件均优于丁坝群方案，且能够满足当地航道部门的规划要求，因此最后推荐采用丁顺坝方案进行小橄榄坝滩的航道整治。,上节回顾,Q1,：整治建筑物形式主要有哪些？,丁坝,丁坝群,勾头坝,顺坝,丁顺坝,琐坝,潜坝,Q2,：丁坝分类：,Q3,：平原河流航道类型？,顺直,弯曲,分汊,Q4,：顺直段浅滩分类,正常浅滩,交错浅滩,复式浅滩,散乱浅滩,Q5,：弯曲航道对航运的影响,?,1,）弯曲半径小或航宽不足,2,）弯道上游枯水期出浅碍航,3,）河湾发展使航线延长,Q6,：弯曲航道中洪、枯水流线有什么不同？,洪水走直，枯水走弯；,顶冲点：枯水上提，洪水下挫,第六节 平原河流航道的整治工程,一、顺直河道的浅滩整治,浅滩定义：河床凸起处枯水期航深不足而碍航，水流散乱或横流很强，船舶航行困难,顺直段浅滩分类：（按浅滩的外形和碍航情况）,正常浅滩,交错浅滩,复式浅滩,散乱浅滩,第六节 平原河流航道的整治工程,浅滩组成,第六节 平原河流航道的整治工程,(,一,),正常浅滩,1,多出现在曲率平缓的弯曲过渡段和河身较窄的顺直河段上。,2.,一般情况下，这类浅滩不碍航，可以算是好的浅滩。,第六节 平原河流航道的整治工程,3.,正常浅滩整治：,丁坝固定边滩，加高上下游边滩高程，延长水流对浅滩的冲刷时间,如果边滩已较高，可采用护面固滩,图,3-37,顺直河段上正常浅滩的整治,第六节 平原河流航道的整治工程,(,二,),、交错浅滩,1.,常出现在河宽较大、边滩比较发育的顺直河段上或曲率大、过渡段很短的弯曲河段上。,2.,横向漫滩水流比较强烈，浅滩脊宽浅，冲淤变化较大，航道极不稳定，航行条件不好。也称坏滩，是整治的主要对象,第六节 平原河流航道的整治工程,3.,整治措施,常采用堵塞倒套方法,也可利用倒套通航,图,3-38,交错浅滩整治,第六节 平原河流航道的整治工程,(,三,),、复式浅滩,1.,复式浅滩是由两个或两个以上的浅滩所组成。,2.,复式浅滩整治,固定和提高边滩高程,切割中间边滩,图,3-39,固定和提高边滩高程,图,3-40,切割中间边滩,第六节 平原河流航道的整治工程,(,四,),、散乱浅滩（散滩）,1.,主要特点,河床宽浅，沙体散乱，没有明显的边滩和深槽，沙体位置随水位变化而频繁变动，很不稳定，航道弯曲，水深小且航槽位置经常摆动因而航行条件极差。,第六节 平原河流航道的整治工程,通过丁坝等整治建筑物，将散乱的沙体联结和促淤成滩，以固定河势，导引水流集中冲刷航槽,图,3-41,散乱浅滩的整治,第六节 平原河流航道的整治工程,二、弯曲航道整治,（一）对航运的影响,1.,弯曲半径太小或航宽不足,2.,在弯道上游枯水可能出浅碍航,3.,河弯的发展，使航程加长,第六节 平原河流航道的整治工程,(,二,),碍航弯曲航道的整治措施,1,保护凹岸，防止弯道恶化,护岸范围，从河岸不崩塌处开始，经过坍塌区到下一个不坍塌处为止，顶冲变异区和常年贴流区重点保护,1,）平顺护岸,2,）短丁坝护岸,图,3-42,弯道河段分区示意图,第六节 平原河流航道的整治工程,图,3-43,长江中游陆溪口水道园港凹岸崩塌,第六节 平原河流航道的整治工程,（）平顺护岸,图,3-44,长江江津河段加筋土挡土墙护岸,第六节 平原河流航道的整治工程,（）短丁坝护岸,图,3-45,黄河护岸,第六节 平原河流航道的整治工程,、筑坝导流，调整岸线,特点,弯道过分宽阔，水流分散，枯水期航深不足，且随着水位变化航槽左右摆动，对航运不利。,特别是弯道出口断面狭窄的情况下，洪水期弯道壅水作用大，使弯道内流速减小，泥沙淤积，当水位下降时不能将淤积物全部带走，增加了枯水碍航程度。,措施：在弯道一侧或两侧筑丁坝，束水归槽。,第六节 平原河流航道的整治工程,a),整治前地形,b),整治后河道图,3-46,广西某弯道整治前后变化图,第六节 平原河流航道的整治工程,、裁弯取直，新开航槽,图,3-47,长江下荆江裁弯工程位置图,第六节 平原河流航道的整治工程,适合情况：,当弯道演变很长的河环时，可在狭颈处开挖新河，裁弯取直。,利：,裁弯后，可以缩减航道里程，裁除位于河环上的浅滩。,增加排洪能力，减小洪水威胁。,弊：,裁弯工程耗资巨大。,裁弯后上、下游河段会产生演变，对沿岸影响很大。,第六节 平原河流航道的整治工程,整治设计内容：方案比较，引河定线，引河断面设计，引河整治设计，河道演变及其估算等。,内裁和外裁,第六节 平原河流航道的整治工程,图,3-48,长江中游陆溪口水道河势图,三、分汊航道,第六节 平原河流航道的整治工程,（一）通航汊道的选择,近期发生冲刷或较稳定的汊道为发展的汊道,汊道的来沙量小于输沙能力的汊道为发展的汊道,汊道口门处，底沙进入较少的汊道为发展的汊道,汊道进口分流比大于分沙比的为发展的汊道,新生的汊道往往为发展的汊道,选择的通航汊道其水流应顺畅,选择中、洪水主流通过的汊道,第六节 平原河流航道的整治工程,（二）汊道整治方法,、稳定汊道,（,1,）保护节点附近河床（,2,）稳定汊道进口段边界,（,3,）控制江心洲的洲头与洲尾（,4,）保护河弯,图,3-49,稳定汊道示意图,第六节 平原河流航道的整治工程,、改善汊道,（,1,）汊道进口处浅滩（,2,）汊道中部浅滩,（,3,）汉道出口处浅滩,图,3-50,汊道进口和中部出浅,第六节 平原河流航道的整治工程,、堵塞支汊,、弃劣图优，另辟新槽,湘江芭蕉滩整治方案,第七节 山区河流的航道整治,一 概述,（一）分类：石质滩，卵石滩，砂质滩，混合滩,图,3-52,礁石险滩,急流滩流态,第七节 山区河流的航道整治,（二）特征水位,1.,成滩水位：开始形成滩势的临界水位高程,2.,最凶水位：滩险的水流、礁石严重碍航的水位,3.,消滩水位：滩情消失的水位习称漂滩水位,图,3-53,石质滩险的整治水位,a,洪中水滩险,b,枯水滩险,图,3-54,石质急流滩示意图,第七节 山区河流的航道整治,二 山区石质滩险整治,（一）石质急流滩的整治,急流滩的碍航因素：,急流、局部陡比降,第七节 山区河流的航道整治,第一种整治方法：扩大泄水断面法,图,3-55,赤水河葫市滩急流滩,图,3-56,赤水河葫市滩急流滩整治断面,采用扩大断面和加大河宽，则可增加过水面积，同时相应减小侧向收束影响，使滩口流速降低和局部陡比降变缓。,第七节 山区河流的航道整治,1.,开挖整治线的确定,切除岸边凸咀的开挖线，叫作开挖整治线。研究整治线的布置，按具体条件参照因地制宜的原则和顺着滩势而定。,结合上下游河势进行布置,并用较平顺的开挖曲线连接,使滩口最小泄水断面获得最大的有效宽度与泄水面积。,以加大泄水为主时，开挖整治线应布置在主流所偏靠的岸边。,以开辟缓流航槽为主时，则开挖整治线应布置在缓流所偏靠的岸边。,第七节 山区河流的航道整治,在对口滩改为错口滩时，则布置上口凸咀的开挖线应多切其凸咀的下流部分，而下口凸咀开挖线应多切其凸咀上游部分。,对于枯水急流滩，应按枯水位的河势和流向来布置开挖整治线。,对于中洪水急流滩，应按最凶水位的河势和流向来布置开挖整治线。,第七节 山区河流的航道整治,2.,开挖整治线的线型：以适合整治岸的岸线为准。,凸线型,凹线型,直线型,图,3-57,凸线型和凹线型整治线示意图,图,3-58,直线型开挖整治线示意图,第七节 山区河流的航道整治,3.,开挖整治线高程,在中洪水急流滩，取滩的最凶水位为其整治线高程,在枯水急流滩，取滩的设计水位为整治线高程,4.,开挖整治线的纵坡度,整治后，在整治线高程时的水面比降,若开挖整治线较短，可考虑为水平线,5.,开挖横断面,一般采用单式梯形断面，在复杂急流滩中，也可使用复式梯形断面。,第七节 山区河流的航道整治,中洪水急流滩开挖断面设计,图,3-59,中洪水急流滩开挖横断面示意图,第七节 山区河流的航道整治,枯水急流滩开挖断面设计,图,3-60,枯水急流滩开挖横断面示意图,第七节 山区河流的航道整治,“,U”,型河谷洪水急流滩开挖断面设计：,这类滩没有消滩水位，水愈涨则滩愈凶。,“扎水”现象,图,3-61 U,型河谷洪水急流滩开挖横断面示意图,第七节 山区河流的航道整治,第二种整治方法：对口滩改为错口滩,图,3-62,对口改错口示意图,图,3-62,多口改错口示意图,利用错口滩的缓流区上行，错开长度要适宜,错口滩航船上滩方法示意图,图,3-63,错口长度计算图,第七节 山区河流的航道整治,第三种整治方法：潜坝壅水减缓急流,主要是减缓陡坡急流滩坝上游的急流，对增加坝上游水深是有一定限度的。,山区中小型航道的急流滩采用此种办法颇有成效，可解决急流，而不需要绞滩。,第七节 山区河流的航道整治,（二）石质险滩的整治,、石质险滩成因：,(1),外来物侵入河床礁石,(2),航槽形态不良 流态,(3),河底有石梁 横流,第七节 山区河流的航道整治,、整治措施,）清除礁石扩宽航槽，同时附以整治建筑物改善水流,顺坝固定航槽示意图,第七节 山区河流的航道整治,）固定航槽位置改善流态,）扩大曲率半径，削弱“扫弯水”,（顺坝封弯；丁坝挑流）,）开辟新槽，放弃老槽,）调整岸线,6,）滑梁险滩,整治方法,“躲避”“消灭”,滑梁险滩及航行示意图,1,有滑梁水期间航线,2,无滑梁水期间航线,第七节 山区河流的航道整治,图,3-64,澜沧江龙宋滩竣工后全貌图,图,3-65,龙宋滩水下钻孔,第七节 山区河流的航道整治,图,3-66,龙宋滩爆破,图,3-67,龙宋滩水下清渣,图,3-68,龙宋滩新航槽,本章小结,航道整治工程与河床演变,整治线布置原则,整治断面设计,设计水位,整治水位,整治线宽度,本章小结,主要整治建筑物的特性与作用,丁坝,顺坝,琐坝,潜坝,主要整治建筑物的结构,重型,轻型,本章小结,平原河流的航道整治工程,顺直河道,弯曲河道,分汊河道,山区河流的航道整治工程,石质急流滩,石质险滩,Thank you！,