航道整治shch

1、航 道 整 治 船舶工程学院港口航道与近海工程研究所 耿 敬 Harbin Engineering University 第三章 整治工程规划与设计Harbin Engineering University 河道治理的理念 河道的综合治理； 对河道进行单目标治理 本章学习重点 从关注航道的角度出发，详细介绍航道整治设计参数确定，航道的平面规划和设计。 第一节 概 述v 一、航道整治工程与河床演变v 模范河段的特征：v 1.枯水期水流集中于一个河槽而不分流.v 2.河岸的曲度均匀而不过大,主流没有急弯.v 3.深槽与过渡段的高程相差不大.v 过渡段:主流或深泓线从河道的这一侧向另一侧转折穿越的河

2、段v 深泓线:连接航道沿程最深处所形成的平滑曲线Harbin Engineering Universityv 4.水面的比降沿程均匀；v 5.枯水期过渡段的过水断面较为对称；v 6.边滩发育完整，高程较高而且相对稳定；边滩:位于与深槽相对一侧,能在中枯水期出露的靠岸洲滩.v 深槽:位于浅滩的浅区上游或下游,水深超过通航标准且范围较长的深水区.v 7.枯水期深槽的宽度稍大于过渡段的宽度。Harbin Engineering University滩险整治后达到模范河段的状态，不仅可以满足航行要求，而且也呈相对稳定状态。n航道整治并不是、也不可能是停止河床的冲刷和淤积，而是根据河床演变的趋势，把冲淤

3、导向有利的方向，使河床冲刷和淤积达到基本平衡。n维持河床稳定，对航道整治来说，就是利用整治建筑物调整水流结构，增强河段的输沙能力，将多余的泥沙输送出去或改变泥沙的输移方向如变纵向成横向运动，使其淤至航道以外，或将泥沙淤积到深槽中，不至影响航深，从而获得稳定的航道。v v二、航道整治工程的原那么v1.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。v2.根据不同河势及特性，采取相应整治原那么及措施。v3.应根据不同的滩势浅、急、险及碍航性质，分清主次，抓住病根，有针对性地指定整治措施，优化工程方案。v4.长河段的整治工程可根据经济发展的轻重缓急，按设计标准一次建成或分期分段实施。对于

4、碍航严重、影响较大的河段，条件许可时应优先安排实施。Harbin Engineering Universityv5.对于年际冲淤变化较大的浅滩，宜抓住浅谈演变过程中的有利时机进行整治。v6.航道整治过程应对已建、在建或将建的同河段的水利枢纽工程可能造成的水流条件变化、河床冲淤变形以及枢纽工程运用调度对航道造成的影响作认真的分析研究，对其发展趋势作出充分的估计，采取相应的整治措施。Harbin Engineering University 第二节 整治线设计与布置v一、整治线的设计v 整治线：v 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，即被设计的两条新岸线所限定的河槽区域。Har

5、bin Engineering University整治线设计归结为解决三个问题：v确定整治线的位置与岸线之间的关系v了解整治线范围内及边缘的水流泥沙特性v确定整治线的水位与整治线宽度二、整治线布置原那么v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应以稳定深槽的主导河岸为依托。v 稳定深槽：v 通常指符合航行要求和历年来变化不大的深槽，一般靠近凹岸。n2、整治线一般应与枯水河槽相适应。n3、整治线一般应通过浅滩上的最大流速区n 可以使整治建筑物发挥最大作用，在水位较高时，浅滩脊仍能被冲刷。但有的河段，流速大的区域，因通过的泥沙量大，反而会把自己的路堵死，而流速小、输沙少的位置往往比

6、较稳定，故确定整治线的位置应建立在浅滩分析的基础上。n4、有支流或溪沟汇入的口门不宜布置整治线n 因相互顶托，口门易形成拦门沙，整治线应当布置到河中或对岸。n5、全面考虑两岸工农业需要和防洪要求。n 被整治河段两岸有工农业取水口、排水口、港口码头等建筑物时，要权衡整治线布置对它们的影响，假设将整治线布置在取水口对岸，那么取水口前就要形成边滩。v 确定整治线时主要从确定整治线的轴线着手。冲积河流长段顺直河道形状往往不稳定,所以整治线的轴线应当作成平缓相联的曲线,在一般情况下曲线与曲线之间有短的平直段。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、

7、地质条件形成自身稳定的河形。Harbin Engineering University二、整治线轮廓的确定在通常的情况下，整治线宜由两反向弯道内插一个长度适当的直线段线形构成。v弯段曲率半径v 整治线的最小曲率半径R可参考下表选取。情 况算 式备 注来沙较多，枯水比降较大来沙较少，枯水比降较缓需切凸角，改善航行条件R=4B2R=6B2R=(23)B2B2为整治线宽（m）经验公式R=40w1/2W为过水断面面积当天然河湾R40w1/2R=100Q1/2/ Q为造床流量，为河湾中心角马卡维耶夫稳定河湾曲率半径R=KQm/JnQ为造床流量，J为水面比降v直线长度v 两弯段之间的直线段长度一般不宜超过

8、3倍整治线宽度，也不宜小于1倍整治线宽度。如遇长的顺直河段无法控制在3倍以内，最多不得超过5倍。v整治线与航槽间的距离v 整治线是布置整治建筑物头部的位置，航槽那么位于两侧整治线范围内满足航行要求的深水河槽部分。航槽边缘与整治线间应有一定距离:v L=(35)h + cv 式中：L航槽边缘与整治线的距离v h整治建筑物头部高度v c安全距离，大中型河流可取10m第三节 航道整治设计参数v 航道整治设计参数包括设计水位、整治水位和整治线宽度等。v 这些基本参数都是整治工程实施的重要依据。取值是否合理，将直接影响到整治工程的成败和工程量的大小，因而必须慎重。有关尺度的取值，宜参考类似河流或附近已整

9、治好的河段的情况，必要时还要依靠模型试验等手段进行确定。一、设计水位v规定河流中可以正常通航的最低水位，即航道标准尺度的起算水位，称为设计最低通航水位，常简称设计水位。v我国按?内河通航标准?规定确定标准船型、航道尺度和通航保证率，依水文统计分析方法确定设计水位。v 通航保证率：在规定的航道水深下，1年内能够通航的天数与全年天数之比，一般用百分率表示。v确定各浅滩的设计水位，首先必须确定基本水位站及其控制的河段，其次推求基本站设计水位，最后相关到各浅滩上求出浅滩的设计水位。n 根据拟整治的浅滩河段，选择上下游邻近水文站作基本站，基本站与浅滩河段之间应符合以下原那么：n水文站与浅滩之间没有拦河闸

10、坝，两者的水位涨落幅度和水面纵比降大致相近。n相距不能太远，其间无较大的支流汇入或分出，也没有较大的引水工程，流量相差很小。n有连续多年可靠的实测资料并能换算为统一的水准基面。一般要具有1520年以上的资料系列，而在这期间没有大的人工改造河道的工程影响。n 天然河流的设计最低通航水位可采用综合历时曲线法或保证率频率法计算确定，其保证率应符合下表的规定。推求保证率时，应以日平均水位为计算系列。 航道等级、保证率（%）999898959590n 天然河流的设计最高通航水位应采用下表规定的各级洪水重现期计算的水位。重现期以年最高水位为计算系列。 航道等级 、洪水重现期20105n水位相关法 n 取得

11、浅滩上和基本站同时观测一段时间的枯水位资料后，就可与基本站水位做水位相关曲线。比降插入法n河段内比降均匀时：12111222ZZZZlLZZZZlL比降插入法l当上下游两水位站之间的水面比降不太均匀时：121112()ZZZZZZZZZ Z1、Z2为上、下游水位站瞬时水位与设计水位之差。n瞬时水位法n 当浅滩缺乏水位资料,且在其邻近又无上下游两个基本站可利用时,可选择枯水期水位稳定时,临时在浅滩上设立水尺,观测一段时间水位,算出浅滩与基本站同时的落差关系.1111()nssiinZZZZn浅滩水尺设计水位基本站设计水位基本站第i次观测的瞬时水位浅滩水尺第i次观测的瞬时水位n因裁弯和大型水利工程

12、建筑，破坏了河流原有的平衡状态，使河床不断淤高或下切，使同样流量下的水位抬高或下降，这时用设计水位来控制航深就不合适了，应用流量资料来推求设计流量，再用水位流量关系曲线求出设计水位。n不论由什么方法确定设计水位，要求全河各浅滩的设计水位必须同步，如有出入必须进行适当调整。v二、整治水位v整治水位一般是指与整治建筑物头部齐平的水位.v v在整治沙卵石浅滩时,多采用整治建筑物束窄河床,当水位降至与整治建筑物头部高程齐平时,将水流束至整治线宽度范围内,使水流加速冲刷浅滩脊,达到增深航道的目的.v当水位降至设计最低通航水位时,要求浅滩上的航道水深能够达到航道标准水深,保证设计通航期内能正常通航.v整治

13、水位的确定方法:v 1经验法v (1)根据各河流整治比较成功的经验数据确定.v (2)选择该河优良河段的边滩高程作为整治水位.v (3)采用多年平均水位或多年平均流量时的水位,此水位接近于平摊(边滩)水位.Harbin Engineering Universityn2造床流量法n造床流量:对塑造河床形态起控制作用的流量。n马卡维也夫提出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，可用输沙率与历时的乘积最大时的流量作为造床流量。n G=QmJn 可得到QQ2J.P关系曲线。 P为各级流量出现的频率。n 曲线上一般有两个Q2J.P的峰

14、值，对应最大的一个流量为第一造床流量，相当于多年平均最大洪水流量；对应次大的流量称第二造床流量，略大于多年平均流量，其水位与边滩水位相当，对于束水归槽、冲刷浅滩，应取第二造床流量作为整治流量，相应的水位即为整治水位。n n三、整治线宽度n整治线宽度是指整治水位时的河面宽度.n n v 航道标准宽度根据航道等级确定,整治线宽度根据浅滩所需的冲刷强度确定.v整治线宽度确定方法:v(一)经验法v1.根据调查和河道地形图,寻找优良河段.v2.河相关系法.v3.实测河宽水深分析法.Harbin Engineering Universityv(二)理论计算方法v式中：B2整治线宽度v Q整治流量v H2整

15、治后在整治水位下断面平均水深v J-平均水面比降v n-河床糙率23/51/22QnBHJ=v基本要点：v 修建整治建筑物后，河床受到束窄，水流输沙能力增大。整治后水流输沙推移到下深槽，使浅滩上的水深满足航行要求。此时浅滩上的输沙达到新的平衡状态，即浅滩不再需要冲刷，上游来多少泥沙，浅滩段通过多少泥沙，不能落淤下来。整治前后上游的来沙量是不变的，在达到平衡状态时，浅滩断面的输沙量整治前后将相等。 v1底沙造床为主v式中：B1、H1整治前在整治水位时的河宽和断面平均水深v Q1、Q2整治前后通过的流量v Y1、Y2指数v H整治水位下的航道边缘设计水深v B2整治线宽度v 水深改正系数Harbin Engineering University1221211() ()YYQHBBQHh=hv2悬沙造床为主v式中：B1、H1整治前在整治水位时的河宽和断面平均水深v Q1、Q2整治前后通过的流量v Y1、Y2指数v H整治水位下的航道边缘设计水深v B2整治线宽度v 水深改正系数h4/321211()Q HBBQ Hh=v 应用上面两个公式时，一般在以下几种情况应考虑流量的变化：v在非通航汊道内建坝或