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1、第一章 航道工程与航道尺度 第一节 航道工程 一、航道 1.定义：为了组织水上运输所规定或设置的船舶航行通道称为航道。 规定：图上画定或现场标定； 设置：人工开挖或整治而成。 2.基本要求： 足够的水深、宽度和弯曲半径。 适合船舶航行的水流条件：流速不能过大、流态不能太乱、比降不能太大。 跨河建筑物应满足船舶航行的净空要求。 二、航道工程 1.整治工程：建造整治建筑物，改变和调整水流结构，稳定主流，控制和调整泥沙在河槽内的运动。能较长时间维持河势，影响范围大，投资大。 2.疏浚工程：用挖泥船挖除碍航浅滩，增加航深；用爆炸除去碍航礁石。投资少，见效快，施工简单，但易回淤。 3.渠化工程：建造拦河
2、闸坝，抬高水位。投资大，技术复杂，通常应先考虑疏浚和整治措施，如达不到要求才考虑渠化工程。 4.径流调节：利用上游水库，洪水季节蓄水，枯水季节放水。 一般来说：山区河流 渠化工程 平原河流、潮汐河口 整治和疏浚结合 平原上的大江大河 疏浚 河网地区、湖区 疏浚,第二节 航道尺度 一、航道尺度 在设计最低通航水位情况下，保证通航的航道最小尺度。包括航道水深、航道宽度、弯曲半径以及在最高通航水位下跨河建筑物的净空。 二、航道等级 以航道水深为分级标准：美国密西西比河水系分4级1.83m、2.74m、3.66m、12.20m。 以标准驳船的吨位为分级标准：我国采用此分级法。 三、内河船舶的航行方式
3、1.拖带船队 2.顶推船队,第二章 浅滩的演变和整治 沿河流的纵向河床有一系列的凸起之处，从航运观点来看，我们一般是将水深不足，碍航的地方称为浅滩，或称碍航浅滩。 河流中为什么会出现浅滩？各个浅滩上的水深为什么不一样？浅滩位置为什么会移动？等等，这些都不是偶然的，而是有一定原因和规律的。因此，整治浅滩时，必须掌握浅滩演变的规律，了解浅滩的成因，然后进行整治工程的规划设计和工程的实施。 第一节 浅滩及其成因 一、浅滩及其组成 1.浅滩：联接边滩与边滩或江心滩之间的“水下沙埂”，当其航深不足时，便称为浅滩。 2.组成：上边滩、下边滩、上深槽、下深槽、沙埂、尖潭、倒套、上沙咀、下沙咀,二、浅滩分类及
4、成因 1.按淤积部位（淤积原因）分为6类： 弯道过渡段浅滩；深槽由凹岸 凹岸，环流消失（或不定）。 放宽段浅滩：单宽流量减小，流速减小。 河槽束窄处上游浅滩：局部壅水区。 分汊河段浅滩。 分流河段浅滩。 支流汇入河段浅滩。 2.按河床形态分为4类： 正常浅滩（平滩）：上、下深槽对峙而不交错（航槽位置稳定） 交错浅滩（坏滩）：上、下深槽交错（航槽不稳定），横向漫流。 复式浅滩：滩、槽交错分布的浅滩群。 散乱浅滩：滩、槽分布散乱，极不规则。 3.成因：（至少有四种可能） 流速减少：放宽、束窄壅水、分汊、分流、入汇等。 环流：过渡段环流方向相反，泥沙落淤。 洪、枯水流方向不一致：洪水淤积，枯水冲不走
5、。 上游来沙量过多：山洪、冲刷、塌方等原因。 总之，浅滩的形成可归结为上游来沙量大于本河段的输沙能力，上游来沙不能被本河段水流所带走落淤而成。,第二节 浅滩演变的基本规律 一、影响浅滩演变的主要因素 来水来沙条件，河床边界条件两方面。 1.来水、来沙条件（水文条件）： 大水，少沙： 浅滩少淤或冲刷 小水，大沙： 浅滩淤积 洪峰在前，沙峰在后： 浅滩淤积 沙峰在前，洪峰在后： 浅滩少淤或冲刷 涨水慢（淤），落水快（冲）：浅滩淤积（淤多、冲少） 涨水快，落水慢： 浅滩冲刷（淤少、冲多） 从以上可以看出：河流的来水、来沙（水文条件）及其变化过程对浅滩冲淤的影响是很明显的，水文条件的变化是引起浅滩变化
6、的直接条件。 2.河床边界条件（河床形态）： 竖向形态：边滩高大，水流归槽早，冲刷时间长，浅滩冲刷多； 边滩低，水流归槽晚，冲刷时间短，浅滩冲刷少； 平面形态：放宽、束窄、分汊、过渡段长短等，影响流速分布，环流结构。 上、下游河势：动力轴线摆动。,二、浅滩演变的基本规律 1、绝对活动性：浅滩形态总是变化的，浅滩总是在不停地发生着冲淤变化，这是水流与泥沙相互作用所决定的。 2、相对稳定性：只要河床形态、地貌不发生根本变化，浅滩不会消失，必然存在。这也是水流与河床相互作用的结果。 3、年内周期性： 一般是：洪（涨）淤、枯（落）冲，又可分4阶段： a、涨水初期：冲淤交替 b、高水期：明显淤积 c、中
7、、枯水：明显冲刷 d、枯水末期：相对稳定 鞍凹（槽口）位置：洪、中、枯不同，但具有年周期性。航道多变。 4、年际周期性： 特大洪水年出现时，浅滩形态变化，然后逐年调整，又恢复原来形态，有一定周期性。,第三节 浅滩演变分析方法 浅滩演变的分析目的在于掌握浅滩演变的规律，区别影响浅滩演变的主要因素和次要因素，预测今后浅滩的变化趋势，提出对浅滩的整治措施。 1、对天然河道的实测资料进行研究分析，分析河道的过去演变过程。 2、应用泥沙运动和河床演变的基本原理。 3、运用河工模型试验的基本原理。 在具体进行某一浅滩演变分析时，通常是采用从河床变形的结果去找原因的方法，即根据已有的浅滩形态及其变化规律，从
8、水流、泥沙、和河床形态上去找原因，找到原因以后，再由这些原因去预报浅滩的发展趋势。即从结果找原因（主因）演变趋势整治措施。,第四节 浅滩的整治原则 除了一些简单的问题可以通过数值求解外，更多的方面还停留于定性的描述阶段。航道整治理论也必然处于半经验半理论状态。 一、统筹兼顾，充分利用河流资源 二、处理好治理河道与航道的关系 只有稳定了河势，才有可能整治好浅滩。所以治河与治浅滩两者是统一的。另一方面，一条河流的稳定，很大程度上决定于中洪水时期水流对河床的塑造。治河工作者为了稳定河势，常着重于中洪水期稳定岸线、深槽和边滩，控制河流的平面摆动。航道工作者为了克服枯水期浅滩的水深不足，通常多着眼于枯水
9、期浅滩的整治，从这个角度来看，两者又有一定的区别。 三、顺应河势，因势利导 四、参考优良河段规划河床形态，工程分期实施 五、合理选择治理浅滩的措施 一般情况下，可以认为整治是带有根本性的措施。疏浚收效快、机动灵活、一次投资较少是其优点，但需经常清除挖槽的回淤。在流速小、流向变动不定的壅水河段、整治工程难以发挥作用时，常采用疏浚。实践表面，一般情况下，采用整治与疏浚相结合的措施是比较经济合理的。即以整治为主辅以疏浚，或以疏浚为主辅以整治，只要搭配得当，可以收到多快好省的效果。,第五节 浅滩的整治措施 一、整治方案论证 经济比较： 整治建筑物：根本性的措施，长期起作用，一次性投资大。 疏 浚：临时
10、性的措施，短期起作用，一次性投资小。 整治与疏浚相结合：一主一辅。 技术论证： 内容：a效果；b对上下游河道演变的影响；c对其他部门的影响（如防洪）。 方法：a演变分析；b变形计算；c模型试验。 二、各种浅滩的一般整治方法 （一）正常浅滩 一般情况下，这类浅滩不碍航，只有在洪水期来沙特别多的年份才会出现水深不足。 1.特点：河道呈弯曲形状，上下深槽不交错，水流较集中。 2.碍航原因：过渡段太长；河宽太大；边滩高程太小。 3.治理方法：稳定河势（保护弯道凹岸）；束窄河宽；固定、加高边滩高程；疏浚。,（二）交错浅滩 1.特点：河道顺直或过渡段太短；上、下深槽交错；存在横向漫流。 2.碍航原因：上、
11、下深槽之间存在横向漫流，水流分散，水深小（浅滩脊宽浅），槽口多，航槽不稳定。 3.治理方法：消除漫流，固定、加高边滩；疏浚。 （三）复式浅滩 1.特点：河道顺直较长或过渡段很短；上下游浅滩相距太近，有共同的中间深槽；上下深槽时有交错。 2.碍航原因：上下浅滩冲淤交替；横流；急弯。 3.治理方法：稳定河势；消除横流；固定、加高边滩；疏浚。 （四）散乱浅滩 1.特点：河道没有完整的弯曲形态，河床宽浅，没有明显的边滩和深槽。 2.碍航原因：水流分散，主流不定。 3.治理方法：用整治建筑物或疏浚的方法形成一条弯曲的整治线。,第三章 整治工程规划与设计 第一节 概述 中洪水整治，稳定河势，固定岸线，主要
12、是治河，解决防洪问题。 枯水整治，束水导流，刷深枯水河槽，主要是治滩，解决航运问题。 第二节 整治断面设计 一、设计水位 （一）设计最低通航水位：根据通航标准，要求达到航道尺度的起算水位，称设计最低通航水位，又称设计水位。 （二）浅滩设计水位的确定方法 1、水位相关法： 浅滩上设立一个或几个临时水位尺，与基本水文站同步观测较长时间的水位资料，点绘相关图，由基本水文站的设计水文浅滩的设计水位。 2、比降插入法： 当浅滩上没有水位资料而浅滩上下游有水文（位）站时采用该法。 3、瞬时水位法： 浅滩上临时观测水位较少，点不出相关图。但又无上、下水文站时，可由少数资料求出浅滩水位与基本站水位的“落差”关
13、系，即用这一固定落差，由基本站水位，推算滩上水位。,二、整治水位 定义：与整治建筑物头部齐平的水位。当水位降至该水位时，整个水流受到整治建筑物的约束。（整治建筑物开始发挥最大作用）。该水位愈高，建筑物修得高，水流受约束早，航道冲刷愈多，但投资加大；影响防洪。 （一）经验方法： 1、经验数据法：由整治成功的工程经验数据确定。 2、优良河段模拟法：用本河道的优良河段边滩高程作为整治水位。 3、采用多年平均水位：多年平均流量对应的水位，相当于平边滩水位 （二）造床流量法 所谓造床流量是引用某一个频率的流量，在这个流量下，造床作用假定和多年流量过程综合造床作用相当，这一流量，称为造床流量。 提出造床流
14、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，故输沙率与历时的乘积最大时的流量作为造床流量。,三、整治线宽度 （一）定义 整治水位所对应的河面宽度。应大于航道宽度。整治线宽度太大，束水作用不明显；宽度过小，将产生局部的过度冲刷，引起下游河段淤积，或流速过大使航行条件恶化，因此，正确确定整治线宽度是设计中的一个重要问题。 （二）确定方法 早期整治航道时，由于没有挖泥设备，多采用束水攻沙的方法，因此，整治线宽度公式均为只考虑束水攻沙情况下推导出来；而现在一般多采用整治与疏浚相结合的方法进行航道整治，故一些公式应进一步完善。 1. 经验方法（河
15、相关系法） 2. 理论计算方法 （1）水力学计算法 （2）输沙平衡的方法,第三节 整治建筑物的作用与布置 一、丁坝 二、顺坝： 特点：坝轴线沿水流方向或与水流交角很小。 作用：束窄河床，导引水流。 位置：沿整治线布置。 优点：流态平顺，对河道及对岸的影响较小。 缺点：不易修改（只宜在一岸修顺坝），施工条件不便（远离河岸）。 丁顺坝：丁坝与顺坝结合。 三、锁坝 特点：从一岸到另一岸，将非通航河槽完全封堵。 作用：塞支强干，增加通航河道的流量。 位置：位于分汊河道的支汊上（首、中、尾都可以）或河道中的窜沟、倒套等处。,四、潜 坝 特点：各种水位时均潜没水下，但一般不碍航的建筑物。 作用：调整河底坡
16、度，壅高上游水位，改善流态。 位置：岸边，河中，支流道等处都可布置。 类型： 潜丁坝、 潜锁坝 五、平 顺 护 岸 特点：覆盖在河岸外面，大面积的平顺，层状建筑。 作用：保护河岸不受冲刷。 位置：弯道凹岸（顶冲点上、下游）。 布置护岸工程原则：时机选择：河弯发展到相对稳定阶段。地点选择：全线规划，（上、下游兼顾）守点固线。“险工”、“平工”。,第四章 分汊段和汇流段的整治 第一节 概述 一、分汊段成因： 1、泥沙在河中淤积而成（如河流放宽段等） 2、水流切割边滩而成（成自然裁弯） 3、人工裁弯 二、汊道碍航原因 1、分汊河段总宽度比单一河道大，水流分散，水深不足。 2、洲头的顶托作用，水流冲向洲头及两侧河岸，泥沙下移，淤积汊道中、尾部。 3、洲尾部水流交汇，消耗能量，泥沙淤积，形成关洲尾的“关门洲滩”。 三、汊道演变的基本规律 总趋势：一条汊道走向发展，另一汊道走向衰退，各汊道多处于兴衰交替的变化过程中。 主要原因：两汊
