河床演变学-第四章-整治建筑物及整治手段-第3节.pptx

1一、通航保证率一、通航保证率通航保证率是指在规定的航道水深下，一年内能够通通航保证率是指在规定的航道水深下，一年内能够通航的天数与全年天数之比，常用百分率表示。航的天数与全年天数之比，常用百分率表示。通航保证率应根据河流的特征、航运及战备的要求，通航保证率应根据河流的特征、航运及战备的要求，以及技术的可行性和经济的合理性来确定，它是确以及技术的可行性和经济的合理性来确定，它是确定航道设计水位的依据。定航道设计水位的依据。航道等级航道等级一级一级二级二级三级三级四级四级五级五级六级六级七级七级浅滩最小水深浅滩最小水深(m)(m)3.23.22.52.53.03.01.81.82.32.31.51.51.81.81.21.21.51.51.01.01.21.20.80.81.01.0通航保证率通航保证率(%)(%)98989999939397979090959585859595808093938080909075759090第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 2二、航道尺度二、航道尺度在设计水位下，航道水深、航道宽度、航道曲率半径在设计水位下，航道水深、航道宽度、航道曲率半径统称航道尺度。它是船只安全、顺利航行的航道最小统称航道尺度。它是船只安全、顺利航行的航道最小尺寸。尺寸。第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 为了保证设计船型（船队）在通航期内能安全、方便为了保证设计船型（船队）在通航期内能安全、方便地航行，航道必须具备必要的通航条件，它们包括：地航行，航道必须具备必要的通航条件，它们包括：1 1、足够的水深、宽度和曲率半径；、足够的水深、宽度和曲率半径；2 2、合适的水流条件，包括流速、比降和流态；、合适的水流条件，包括流速、比降和流态；3 3、足够的水上净空，包括净空高度和宽度。、足够的水上净空，包括净空高度和宽度。3二、航道尺度二、航道尺度1 1、航道最小水深（航道标准水深）、航道最小水深（航道标准水深）第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治（4-74-7）为航道最小水深，为航道最小水深，m m；t t为允许航行船舶最大吃水深为允许航行船舶最大吃水深度，度，m m；h h为富裕水深，为富裕水深，m m。富裕水深是指船舶在标准载重时，船底龙骨下至河底的富裕水深是指船舶在标准载重时，船底龙骨下至河底的最小安全距离。最小安全距离。表表4-3 4-3 航道富裕水深航道富裕水深h (m)h (m)航深航深河床土质河床土质（m m）沙质沙质石质石质1.51.50.100.100.200.201.51.53.03.00.150.150.250.253.03.00.200.200.300.304二、航道尺度二、航道尺度2 2、航道宽度、航道宽度第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 河流上水深不小于最小航深的带状水域称为航道，在允许船河流上水深不小于最小航深的带状水域称为航道，在允许船舶对开的双线航道中，航道的最小底宽，简称航宽，应为舶对开的双线航道中，航道的最小底宽，简称航宽，应为 4-84-8）式中：式中：b b为允许航行船队的最大宽度；为允许航行船队的最大宽度；b1b1为船与船或船与航道为船与船或船与航道边线的间距，按单个中等船的宽度决定。边线的间距，按单个中等船的宽度决定。5二、航道尺度二、航道尺度3 3、航道曲率半径、航道曲率半径第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 航道曲率半径是指航道弯曲处几何轴线的圆弧半径。航道曲率半径是指航道弯曲处几何轴线的圆弧半径。航道的最小曲率半径应保证最长的下行船队能安全通航道的最小曲率半径应保证最长的下行船队能安全通过弯曲河段。过弯曲河段。（4-94-9）6二、航道尺度二、航道尺度4 4、流速及流态、流速及流态第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 船舶航行时，符合航行要求的流速，称为允许流速。此流速船舶航行时，符合航行要求的流速，称为允许流速。此流速不是河道的断面平均流速，而是航道内的流速。不是河道的断面平均流速，而是航道内的流速。由于拖轮在静水中航速一般在由于拖轮在静水中航速一般在2.52.53.5m/s3.5m/s之间，为了保证之间，为了保证船舶上行，规定船舶上行，规定纵向水流速度不应超过纵向水流速度不应超过3m/s3m/s。航道内不应存在过急的漩涡及横流等不良流态。航道内不应存在过急的漩涡及横流等不良流态。一般要求航道内的一般要求航道内的横向流速不超过横向流速不超过0.3m/s0.3m/s。7二、航道尺度二、航道尺度第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 航道要求河流不过分蜿蜒曲折，不突然缩窄和放宽，航道河航道要求河流不过分蜿蜒曲折，不突然缩窄和放宽，航道河槽要稳定。槽要稳定。5 5、过河设施、过河设施各类过河设施，应有足够的净空和净高，以保证船舶在洪各类过河设施，应有足够的净空和净高，以保证船舶在洪水期能顺畅通过。水期能顺畅通过。航道内的水流方向应力求与桥墩平行，避免过大的交角，航道内的水流方向应力求与桥墩平行，避免过大的交角，以防止船舶碰撞桥墩，造成事故。以防止船舶碰撞桥墩，造成事故。6 6、河道平顺稳定情况、河道平顺稳定情况8第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 航道整治设计：航道整治设计：设计水位设计水位、整治水位整治水位、整治线宽度和位置整治线宽度和位置。三、设计水位三、设计水位根据通航标准要求达到航道尺度的起算水位，称为设计水位根据通航标准要求达到航道尺度的起算水位，称为设计水位。当河流处于自然状态时，设计水位可通过整理水文资料来推求；当河流处于自然状态时，设计水位可通过整理水文资料来推求；当河流受水利枢纽控制时，设计水位要通过水利计算来确定；当河流受水利枢纽控制时，设计水位要通过水利计算来确定；而在河床变形较大的情况下，就要通过河床变形计算来决定。而在河床变形较大的情况下，就要通过河床变形计算来决定。确定设计水位的方法确定设计水位的方法9第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 三、设计水位三、设计水位自然状态下确定设计水位的方法，常用的有下面几种：自然状态下确定设计水位的方法，常用的有下面几种：1 1、算术平均法、算术平均法将历年最低水位的算术平均值或各枯水年最低水位的将历年最低水位的算术平均值或各枯水年最低水位的算术平均值作为设计水位。算术平均值作为设计水位。10第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 三、设计水位三、设计水位自然状态下确定设计水位的方法，常用的有下面几种：自然状态下确定设计水位的方法，常用的有下面几种：2 2、保证率法、保证率法 保证率为统计年限中各年内高于和等于某一水位的天数保证率为统计年限中各年内高于和等于某一水位的天数占全年天数的百分比。占全年天数的百分比。将基本水位站的水位资料，从高水位至低水位依次进行将基本水位站的水位资料，从高水位至低水位依次进行统计，然后作出水位保证率曲线，按规定的通航保证率统计，然后作出水位保证率曲线，按规定的通航保证率查得相应的水位，即为设计水位。查得相应的水位，即为设计水位。11第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 三、设计水位三、设计水位2 2、保证率法、保证率法 12第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 三、设计水位三、设计水位3 3、保证率频率法、保证率频率法、有关规范对保证率及重现期的规定、有关规范对保证率及重现期的规定航道等级航道等级保证率（保证率（%）重现期（年）重现期（年）I I、IIII989899995 51010IIIIII、IVIV959598984 45 5V VVIIVII909095952 24 413第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 三、设计水位三、设计水位3 3、保证率频率法、保证率频率法重现期是指水文变量取值（重现期是指水文变量取值（a、当研究防洪治涝的暴雨、洪水时，采用设计频率、当研究防洪治涝的暴雨、洪水时，采用设计频率P50%，则，则（年），如当枯水整治的频率（年），如当枯水整治的频率P90，得，得T10年，年，、重现期与频率、重现期与频率）在很长时期内平均多少年出现一次。）在很长时期内平均多少年出现一次。重现期与频率的关系对下列两种情况有不同的表示方法：重现期与频率的关系对下列两种情况有不同的表示方法：（年），如（年），如P1时，得时，得T100，称为百年一遇洪水或暴雨；，称为百年一遇洪水或暴雨；称为称为10年一遇的枯水。年一遇的枯水。14第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 三、设计水位三、设计水位3 3、保证率频率法、保证率频率法a a、将水文系列中每一年的水位，从高水位至低水位依次进行统计，、将水文系列中每一年的水位，从高水位至低水位依次进行统计，绘出保证率曲线；绘出保证率曲线；b b、根据规定的通航保证率，查出各年满足通航保证率的水位；、根据规定的通航保证率，查出各年满足通航保证率的水位；c c、用经验频率公式、用经验频率公式 计算各水位的频率值，绘出经验频率曲线。计算各水位的频率值，绘出经验频率曲线。d d、再根据要求的重现期，查出相应的水位，即为设计水位。、再根据要求的重现期，查出相应的水位，即为设计水位。、保证率频率法确定设计水位的步骤、保证率频率法确定设计水位的步骤153 3、保证率频率法、保证率频率法基本水位站的设计水基本水位站的设计水位求出后，可采用水位求出后，可采用水位相关、瞬时水面线位相关、瞬时水面线内插等办法，确定设内插等办法，确定设计河段或浅滩上的设计河段或浅滩上的设计水位。计水位。16第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 四、整治水位四、整治水位 整治水位指与整治建筑物头部高程齐平时的水位。整治水位指与整治建筑物头部高程齐平时的水位。在这个水位下，建筑物就能起到束水导流、冲刷河床的作用。在这个水位下，建筑物就能起到束水导流、冲刷河床的作用。当这个水位降落至设计（最低通航）水位的过程中，要求当这个水位降落至设计（最低通航）水位的过程中，要求浅滩上的航道水深能达到航道标准水深，保证设计通航期浅滩上的航道水深能达到航道标准水深，保证设计通航期内能正常通航。因此，内能正常通航。因此，整治水位应高于设计水位。整治水位应高于设计水位。17第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 四、整治水位四、整治水位 1 1、经验数据法、经验数据法、根据不同河流航道整治比较成功的经验数据来确定，总结国内主要、根据不同河流航道整治比较成功的经验数据来确定，总结国内主要江河整治的经验，在枯水整治的原则下，整治水位一般比设计水位高出江河整治的经验，在枯水整治的原则下，整治水位一般比设计水位高出0.70.71.5m1.5m。、选择浅滩所在优良河段的边滩高程作为整治水位。、选择浅滩所在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、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。（边滩）水位。2 2、造床流量法、造床流量法选择第二造床流量相应的水位，作为整治水位。选择第二造床流量相应的水位，作为整治水位。确定整治水位主要有下面几种方法：确定整治水位主要有下面几种方法：18第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 五、整治线五、整治线 1 1、航道整治线的布置原则（整、航道整治线的布置原则（整治线的方向和位置）治线的方向和位置）、整治线的方向应尽可能与主导河岸（对整治线起控制作、整治线的方向应尽可能与主导河岸（对整治线起控制作用的河岸）方向一致，整治线的起点与终点必须以稳定河槽用的河岸）方向一致，整治线的起点与终点必须以稳定河槽的主导河岸为依托。的主导河岸为依托。19第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 五、整治线五、整治线 1 1、航道整治线的布置原则、航道整治线的布置原则 、整治线一般应与枯水河槽相适应、整治线一般应与枯水河槽相适应 20第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 五、整治线五、整治线 1 1、整治线的方向和位置、整治线的方向和位置 、整治线一般应通过浅滩上的最大流速区、整治线一般应通过浅滩上的最大流速区、全面考虑两岸工农业需要和防洪要求、全面考虑两岸工农业需要和防洪要求、有支流或溪沟汇入的口门处不宜布置整治线、有支流或溪沟汇入的口门处不宜布置整治线21第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 五、整治线五、整治线 2 2、整治线的宽度、整治线的宽度、经验法、经验法a a、在同一河流上，选取几个与被整治的浅滩河段具有相似的水文、地质、在同一河流上，选取几个与被整治的浅滩河段具有相似的水文、地质 特征的优良河段，绘出其过渡段的横断面图；特征的优良河段，绘出其过渡段的横断面图；b b、由所选取的断面求出整治水位时的水面宽和规定航宽内的最小水深；、由所选取的断面求出整治水位时的水面宽和规定航宽内的最小水深；c c、把各过渡段断面的水面宽与相应的水深绘制、把各过渡段断面的水面宽与相应的水深绘制 关系曲线；关系曲线；d d、根据通航最小水深、根据通航最小水深，在曲线上查处相应的宽度，在曲线上查处相应的宽度B B，即为整治线宽度。，即为整治线宽度。22第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 五、整治线五、整治线 2 2、整治线的宽度、整治线的宽度原理：浅滩整治前后流量、水流挟沙力、推移质输沙率必须原理：浅滩整治前后流量、水流挟沙力、推移质输沙率必须相等（注意应是全断面输沙率），即水沙平衡原理，来确定相等（注意应是全断面输沙率），即水沙平衡原理，来确定整治线宽度。整治线宽度。无论按悬移质还是推移质考虑，都可导出整治线宽度公式无论按悬移质还是推移质考虑，都可导出整治线宽度公式 、理论计算法、理论计算法由一般的表达式：由一般的表达式：（4-104-10）23第三节第三节 枯水河床整治枯水河床整治 六、整治手段六、整治手段 1 1、修建整治建筑物，如丁坝、顺坝、锁坝、修建整治建筑物，如丁坝、顺坝、锁坝、导流建筑物等，导流建筑物等，塞子强干、束水攻沙、导流塞子强干、束水攻沙、导流冲沙冲沙，从而达到增加航深的目的。，从而达到增加航深的目的。2 2、疏浚或爆破。、疏浚或爆破。24思考题思考题1 1、解释通航保证率、航道尺度、航道设计水位、整治水位的概念。、解释通航保证率、航道尺度、航道设计水位、整治水位的概念。2 2、自然状态下确定设计水位的方法有哪几种？、自然状态下确定设计水位的方法有哪几种？3 3、保证率频率法确定设计水位的步骤如何？、保证率频率法确定设计水位的步骤如何？4 4、进行浅滩整治确定整治线的方向和位置时，、进行浅滩整治确定整治线的方向和位置时，应注意什么问题？（即航道整治线的布置原则）应注意什么问题？（即航道整治线的布置原则）5 5、令、令B B1 1、h h1 1为浅滩整治前整治水位时的宽度和平均水深；为浅滩整治前整治水位时的宽度和平均水深；B B2 2、h h2 2为浅为浅滩整治后整治水位时的宽度和平均水深。分别从悬移质和推移质造床滩整治后整治水位时的宽度和平均水深。分别从悬移质和推移质造床考虑，利用水沙平衡原理，推导整治线宽度的表达式。考虑，利用水沙平衡原理，推导整治线宽度的表达式。6 6、有一浅滩河段，因航深不够，需要进行整治，已知在设计流量、有一浅滩河段，因航深不够，需要进行整治，已知在设计流量Q Q时，时，未整治前河道宽度、平均水深分别为未整治前河道宽度、平均水深分别为B B1 1、h h1 1，现采用缩窄河宽的办法，现采用缩窄河宽的办法，使其平均水深增大为使其平均水深增大为h h2 2，设该河段以推移质运动为主，并得推移质输，设该河段以推移质运动为主，并得推移质输沙率沙率（式中（式中试从整治前后输沙能力不变的条件出发，推求整治宽度试从整治前后输沙能力不变的条件出发，推求整治宽度B2B2的表达式。的表达式。），），