航道工程学课程总复习讲解

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1、航道工程学总复习 考核方式 航道工程课程考核 l 期末考试：闭卷、笔试。 l 成绩采用100分制记分，期末考试占80% ，平时成绩各占 20%。 航道工程学考试 题型 l 填空（30分） l 选择（16分） l 判断（7分） l 简答(27分) l 计算（20分） 分数分布 l 第二章（15分） l 第三章（35分） l 第四章(10分) l 第六章（30分） 航道工程学 第一章 绪论 第二章 河流与航道 第三章 航道整治工程 （重点） 第四章 航道疏浚工程 第五章 河流渠化工程 第六章 通航建筑物（重点） 第七章 运河工程 第一章 绪论 一、水运在国民经济中的地位 水运的优势 1.内河水道的

2、建设可以密切结合水利资源的综合利用、综合 开发； 2.运输能力高 3. 运输成本低，为铁路的1/3-1/2，公路1/10 4. 河流分布面广、便于实行大、中、小结合以及长短途 特点：1.水运的技术速度和商务速度都比较低 2.水运受自然条件的影响较大 第一章 绪论 现代化内河航道网的要求 1.航道成网、四通八达 2、全面规划、统一标准 3、统筹安排、综合利用 4、更新设施、科学管理 第二章 河流与航道 第一节 天然河流的主要特征 第二节 航道条件 第三节 航道规划及航道工程措施 第四节 船舶及其特征 第五节 内河航标及配布 第一节节 天然河流的主要特征 1、天然河流的主要特征，包括河流形态态特征

3、、河流水力特征、 河流泥沙特征。 河流形态特征主要指河流的横断面和纵剖面的几何特征以及河 流发育过程中的地貌特征。 垂直于水流动力轴线的河槽断面叫河流横断面；掌握河流横断面 的形式： 山区河流在水流侵蚀作用下常呈V形或U形断面； 平原河流不同河段将形成不同的横断面形状：顺直河段多为抛物线线型断面， 弯曲河段多为不对对称的三角形断面，分汊河段多为马马鞍形断面，游荡河段断面 很不规则 。 河流阶阶地的类类型，河流阶地按其结构可分为侵蚀阶地；堆积阶 地；基座阶地；埋藏阶地 河流节节点的概念：由抗冲性强的物质形成的窄深河段对于河流的河势变 化 具有一定的控制作用，成为河流节点 河流水力特征主要包括哪四

4、个方面：水位、流量；比降；流速 ；流态态 河流泥沙特性主要有静态态特性和动态动态 特性 (1) 足够的水深、宽度和弯曲半径； (2) 足够的水上净空，包括净空高度和净空宽度； (3) 合适的水流条件，包括流速、比降和流态。 第二节 航道条件 1.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，一般用百分率表示。 2.航道必须具备的通航条件 *8 航道标准尺度是指在设计通航期内，航道能保证设计船舶（队 ）安全航行的最小尺度。 航道标准尺度包括的内容：设计最低通航水位下的航道标准水 深；航道标准宽度；航道最小弯曲半径，以及设计最高通航水 位下的跨河建筑物的净空高度和净空宽度

5、 航道标标准水深的定义义及组组成 航道标准水深是指在设计 最低通航水位下航道范围内的最小水深。 航道标准水深由标准吃水和富裕水深两部分组成。 设计 船型标准吃水T是指设计 船型在标准载重时的吃水。 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 航道标标准宽宽度的定义义及航行漂角的概念 航道标准宽度是指在设计 最低通航水位下具有航道标准水深的宽度。 航行漂角船舶在航行过程中，由于受外界因素的影响，船舶会偏离航向。为 保持航行的正确方向，往往使船舶（队）纵轴线 与航向保持一定的夹角，即通 常所说的航行漂角。 航道富裕宽宽度的概念 航道富裕宽度保证船舶安全航行，不产生船吸和岸吸现现象

6、的最小富裕尺度 。 弯道加宽值 航道弯曲半径、通航净净空高度 航道弯曲半径是指弯曲航道中心线的曲率半径。 通航净空高度是指设计 最高通航水位往上至跨河建筑物底部的垂直距离， 其数值应满 足标准船舶（队）空载的水上高度加富裕值。 航道断面系数是指最低通航水位时的航道过水断面与标准 船舶（队）标准吃水时的船只浸水横断面的面积之比。 航道断面系数与航行阻力之间间的关系 航道断面系数的大小，直接影响航行阻力的大小，其值越小， 船舶航行阻力越大 通航水流条件一般要符合以下要求： 平原河流航道内的最大纵向表面流速的整治水位及其以下时不 大于2.0m/s 山区性河流航道内的最大纵向表面流速和局部比降， 应能

7、满足 标准船舶（队）自航上滩的要求。 船闸上下引航道进出口、取水工程的进口及排水工程出口处， 航道横向流速不宜超过0.3ms，回流流速不宜超过0.4ms。 第三节节 航道规规划及航道工程措施 航道规划的主要任务 研究航道开发的经济意义、社会价值及技术上的可能性 ； 制定近期和远景航道开发方案； 提出适应远景发展的航道措施方案； 拟定第一期航道工程项目； 提出运河开发方案。 航道工程措施方案应包括 （1）根据综合利用的要求及河流的自然特点，拟定航道的 治理或开发方式； （2）拟定航道路线； （3）拟定航道及其建筑物的通航标准尺度； （4）拟定改善通航条件的工程措施； （5）分析水工建筑物建成后对

8、通航条件所产生的影响，提 出航运流量及航运保证率的要求，提出对水库电站操作的要 求。 1、航道工程的概念 航道工程是指以延长通航里程，提高航道标准，改善通航条件 和保障航道畅通为目的的疏浚、整治、渠化、运河、航标标、清障等 工程措施的总称。 2、掌握航道疏浚工程、整治工程、渠化工程的概念 疏浚工程是采用人力或机械施工方法，为拓宽、加深水域而进 行的水下土石方开挖工程。 航道整治工程是借助于在河床中建筑专门的整治建筑物或其他 措施，调整河床形态河水沙流路以影响河中水流，并造成有利的水 流结构，利用水流本身的内部力量刷深航道并维持航道的稳定，保 持枯水期航道必需的尺度。 渠化工程是指在天然河流上，

9、以航运开发为主要目的，修建拦 河闸坝和通航建筑物以壅高上游水位，从而改善航行条件。） 第三节节 航道规规划及航道工程措施 第四节节 船舶及其特征 1、船舶的概念、分类类 船舶按有无动力装置分机动动船和非机动动船两大类 按编队方式不同，船队可分为顶顶推船队队和拖带带船队队 2、船舶航行阻力 船舶航行阻力是指船舶航行时，作用在船体上阻止船舶运动的 力，它包括空气阻力和水阻力，水阻力又包括附体阻力和裸体阻力 ，空气阻力仅占总阻力的2%4%，附体阻力一般仅占总阻力的 3%10%，通常船舶航行阻力主要指船舶的裸体阻力，它包括摩擦 阻力、漩涡阻力和兴波阻力，漩涡阻力和兴波阻力合称为剩余阻 力。当船舶低速航

10、行时，摩擦阻力占比重大，当船舶高速行驶时， 剩余阻力占比重大。 3、船舶过滩过滩 能力的定义义 船舶过滩过滩 能力指船舶克服急流滩险自航过滩的能力。 船舶的最大过滩能力船舶过滩时，随流速和比降增大，船舶 航行阻力增加，航速降低，当航速降低到一定程度时，就不能自 航过滩，在这种极限条件下的过滩能力为船舶的最大过滩能力。 第五节节 内河航标标及配布 常用的内河航标可分为：航行标标志、信号标标志和专专用 标标志三类。 （1）航行标志：标示航道方向、航线、航道边缘界 线、礁石、沙滩或其他碍航物所在地及通航桥孔等，使船 舶按照航行标志所标示出来的航道安全航行。 （2）信号标志：为航行船舶提示有关航道信息

11、的标 志，采用信号控制船舶单线航行、标示控制界线、揭示航 道水深及航道中存在的横流等。 （3）专用标志：专用标志是标示沿、跨航道的各种 建筑物，或为标示特定水水域所设置的标志，不是直接为 了助航而设置的标志。 （一）航行标志 1、过河标 2、沿岸标 3、导标 4、过渡导标 5、首尾导标 6、侧面标 7、左右通航标 8、示位标 9、泛滥标 10、桥涵标 包括：通行信号标 鸣笛标 界限标 水深信号标 横流标 节制闸标 （二）信号标志 （三）专用标志（2） 包括：管线标、专用标。 第一节 概述 第二节 整治线设计与布置 第三节 整治断面设计(重点) 第四节 主要整治建筑物的特性与作用 第五节 主要整

12、治建筑物的结构(重点) 第六节 平原河流航道的整治工程(重点) 第七节 山区河流的航道整治 第三章 航道整治工程 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”：天然河流中河床形态比较归顺，来水来 沙适应情况的变化差别不大，河段出现动态平衡，多年变 化不显著，在较长时段内航行没有障碍的河段。 一、航道整治工程与河床演变 优良河段是航道整治工程参考的“样板”，浅滩整治后达到上述 形态，不仅可满足航行要求，也呈相对稳定状态。 17 “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

13、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。 整治线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 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。 二、整治线布置原则 1布置整治线的方向和位置依靠主导河岸，整治线的 起点和终点以稳定的深槽为依托。 2整治线与枯水河槽相适应 3.整治线 一般应通过浅滩上的最大流速区； 4.有支流或溪沟会入的口门不宜布置整治线； 5.全

14、面考虑两岸工农业需要和防洪要求。 第二节节 整治线设计线设计 与布置 1整治线平面尺寸的确定 三、整治线轮廓的确定 冲积性河道总是弯曲，常由两反向河弯组成，规 划布置时参照优良河段选择R和L。 弯曲半径R：当浅滩河段的来沙量多，枯水比降较大时，可采 用R4B，反之，采用R6B，一般采用R5B 切除凸嘴，改善航行条件时，可采用R(23)B 直线段长度L：取L(13)B。 19 2整治线平面设计步骤 在上、下深槽确定主导河岸， 绘枯水水流动力轴线， 越过转向的起讫点，沿主导河岸做圆弧线，根据B2平行绘出对 岸的圆弧线，在过渡段以直线联接上、下圆弧线，检验直线段 长度，否则调整R使其满足要求。 第三

15、节 航道整治断面设计 整治断面设计包括： 设计水位、整治水位、整治线宽度。 一、设计水位 先推求与该浅滩有直接关系的水文站的设计水位，再相 关到浅滩上。 浅滩上临时水尺设计最低通航水位推求方法包括水位相关 法、比降插入法、瞬时水位法 最低通航水位和最高通航水位。 二、整治水位 整治水位一般是指与整治建筑物头头部齐齐平的水位。 整治水位的确定决定整治工程投资资和整治工程效果的好坏 整治水位的确定，一方面确定整治建筑物的高程，整治建 筑物的高程直接影响着整治工程数量和工程投资的多少；另 一方面，在某种意义上整治水位决定整治后浅滩滩的冲刷历时历时 。整治水位高，冲刷历时长历时长 ，反之则则短。整治后

16、浅滩的冲刷 历时的长短直接影响着工程的整治效果。因此整治水位直接 关系到整治工程投资和整治工程效果的好坏。 用经验经验 方法确定整治水位 根据各河流整治比较成功的经验确定； 选择该选择该 河优优良河段的边滩边滩 高程作为为整治水位； 采用多年平均水位或多年平均流量时时的水位，此水位接近 于平滩滩（边滩边滩 ）水位 用造床流量法确定整治水位 造床流量是指其造床作用与多年流量过程的综合造床作 用相当，而对塑造河床形态起着控制作用的某个流量。最 大洪水流量的造床强度大，但历时过 短，不能起到塑造河 床的控制作用；枯水流量虽然历时较长 ，但流量过小， 也不能起到塑造河床的控制作用。因此造床流量应是对河 床形成作用最大的那几级流量，它包含了造床强度和历时 两方面因素。造床强度又取决于输沙率的大小，故可用