航道工程学.docx

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航道工程学

第一部分自学指导

第1章：

碍航浅滩

一、主要内容

1.浅滩及其成因

（1）浅滩分类及其成因

2．浅滩上的水流和泥沙运动

（1）浅滩上的纵向比降和流速

（2）环流（3）泥沙运动

3．浅滩演变及演变分析方法

（1）影响浅滩演变的主要因素

（2）浅滩演变的基本规律（3）浅滩演变的分析法

二、重点

1.浅滩及其成因

（1）浅滩分类及其成因

2．浅滩上的水流和泥沙运动

（1）浅滩上的纵向比降和流速关系

（2）环流对浅滩的作用（3）泥沙运动对浅滩的影响

3．浅滩演变及演变分析方法

（1）影响浅滩演变的主要因素

（2）浅滩演变的基本规律（3）浅滩演变的分析法

三、难点

1．浅滩演变的分析方法的应用。

第2章：

整治工程规划

一、主要内容

1．概述

（1）中、洪水综合整治

（2）枯水航道整治

2．整治断面设计

（1）设计水位

（2）天然河流最低通航水位（3）浅滩设计水位的确定方法

（4）天然河流最高通航水位的确定方法（5）特殊河道设计水位（6）关于设计水位的调整

（7）整治水位（8）整治线宽度

3.整治线平面布置

（1）整治线的布置原则

（2）整治线的平面形态（3）整治线的控制工程

4．整治工程实例

（1）河段概况及航道演变特性

（2）整治工程总体设计（3）整治工程方案及整治建筑物结构

二、重点

1．概述

（1）整治工程的作用

2．整治断面设计

（1）浅滩设计水位的确定

（2）通航水位的确定（3）特殊河道设计水位的确定（4）整治水位的确定（5）整治线宽度的确定

3.整治线平面布置

（1）整治线的布置原则

（2）整治线的平面形态（3）各种整治建筑物对整治线的控制工程

三、难点

1．浅滩设计水位的确定；

2．整治水位的确定；

3．整治线宽度的确定。

第3章：

整治工程及水力计算

一、主要内容

1．过渡性浅滩整治

（1）正常浅滩的改善与治理

（2）交错浅滩的水流运动与整治措施（3）复式浅滩和散乱浅滩的整治

2.分汊型河段浅滩整治

（1）汊道特性与通航汊道选择

（2）汊道的稳定与改善工程（3）堵汊工程

3.弯道浅滩整治

（1）弯道演变

（2）弯道整治

4.潮汐河口浅滩整治

（1）潮汐河口水流泥沙运动与河口浅滩

（2）河口整治

5.山区河流滩险及特殊河段整治

（1）山区河流的主要特征

（2）基岩滩险整治（3）卵石滩险整治（4）其他特殊河段航道整治

6.整治工程水力计算

（1）单一河道整治水力计算

（2）丁、顺坝水力计算（3）汊道整治水力计算

二、重点

1．过渡性浅滩整治

（1）浅滩分类

（2）正常浅滩的特点和整治措施（3）交错浅滩的特点与整治措施（4）复式浅滩的特点和整治措施（5）散乱浅滩的特点和整治措施

3.分汊型河段浅滩整治

（1）汊道特性与通航汊道选择

（2）汊道的整治措施

3.弯道浅滩整治

（1）弯道演变成因

（2）弯道整治措施

4.潮汐河口浅滩整治

（1）潮汐河口水流泥沙运动特性

（2）河口浅滩整治原则与工程措施

5.山区河流滩险及特殊河段整治

（1）山区河流的主要特征

（2）基岩滩险整治工程措施（3）卵石滩险整治工程措施

6.整治工程水力计算

（1）单一河道整治水力计算、分段原则及计算断面选取

（2）丁、顺坝壅水计算（3）计算丁坝断面流速分布及收缩断面宽度（4）汊道整治水力计算方法

三、难点

1．丁、顺坝壅水计算；

2．计算丁坝断面流速分布及收缩断面宽度；

3．如何采用相应的工程措施整治各类浅滩。

第4章：

航道疏浚

一、主要内容

1.挖槽定线及抛泥区选择

（1）挖槽定线及抛泥区选择

（2）抛泥区选择（3）河口开敞水域疏浚抛泥方法

2.挖槽设计及其水力计算

（1）维护性挖槽设计

（2）基建性挖槽设计（3）挖槽断面设计

（4）挖槽后水位降落计算

3.潮汐河口挖槽设计

（1）河口挖槽选线

（2）河口挖槽尺度确定

4.口外航道回淤估算及减淤

（1）淤泥质口外航道回淤估算

（2）口外浅滩航道回淤的计算

（3）口外航道减淤的工程措施

5.疏浚对环境影响与控制

（1）疏浚的环境影响

（2）环境影响的控制

二、重点

1.挖槽定线及抛泥区选择

（1）挖槽定线及抛泥区选择

（2）抛泥区选择（3）河口开敞水域疏浚抛泥方法

2.挖槽设计及其水力计算

（1）典型浅滩维护性挖槽轴线设计

（2）典型基建性挖槽设计方法（3）挖槽断面宽度和深度确定（4）挖槽后水位降落计算

3.潮汐河口挖槽整治线设计

（1）河口挖槽选线

（2）河口挖槽尺度确定

4.疏浚对环境影响与控制

（1）疏浚对环境影响

（2）控制疏浚污染的主要措施

三、难点

1．挖槽断面宽度和深度确定；

2．河口挖槽尺度确定。

第5章：

船闸水力计算

一、主要内容

1.集中输水系统水力计算

（1）船闸水力计算的基本方程式

（2）短廊道输水的水力计算（3）孔口输水的水力计算

（4）输水阀门后廊道内的水力条件计算

2.分散输水系统水力计算

（1）考虑惯性水头影响的水力计算

（2）分散输水系统廊道换算长度的计算（3）分散输水系统廊道转弯段内侧的最低压力水头计算（4）分散输水系统输水阀门底缘空穴数的计算

3.船舶在闸室和引航道内停泊条件的估算

（1）闸室内船舶的停泊条件

（2）引航道内船舶的停泊条件

二、重点

1.集中输水系统水力计算

（1）船闸水力计算的主要内容

（2）船闸水力计算的基本方程式（3）短廊道输水的水力计算（4）孔口输水的水力计算的基本假定（5）防止输水阀门后远驱式水跃的措施

2.分散输水系统水力计算

（1）分散输水系统廊道换算长度的计算

4.船舶在闸室和引航道内停泊条件的估算

（1）闸室内船舶的停泊条件的基本假设

（2）船舶在闸室中所受的水流作用力（3）引航道内船舶所受的水流作用力

三、难点

1．短廊道输水的水力计算；

2．分散输水系统廊道换算长度的计算。

第6章：

船闸结构计算

一、主要内容

1.作用在船闸结构上的荷载

（1）荷载种类

（2）荷载计算

2.船闸的渗流及防渗设计

（1）船闸的渗流

（2）船闸的防渗布置（3）渗流计算

3.船闸闸室结构计算

（1）闸室结构的一般验算内容及方法

（2）分离式闸室结构计算（3）整体式闸室计算

4.船闸闸室结构计算

（1）整体式闸首计算

（2）分离式闸首计算

二、重点

1.作用在船闸结构上的荷载

（1）荷载种类

（2）荷载计算

2.船闸的渗流及防渗设计

（1）船闸的渗流特点及渗径长度确定

（2）船闸的防渗布置（3）渗流计算

3.船闸闸室结构计算

（1）闸室结构的一般验算内容及方法

（2）不同分离式闸室结构强度的验算（3）整体式闸室地基模型及弹性地基梁计算方法

4.船闸闸室结构计算

（1）整体式闸首稳定性和强度计算内容

（2）闸首边墩计算（3）闸首底板纵向分段

三、难点

1．船闸渗径长度及渗流计算；

2．闸首边墩计算。

第7章：

船闸闸、阀门

一、主要内容

1.荷载

（1）闸、阀门上的主要荷载

2.人字闸门

（1）门扇的基本尺度

（2）门扇结构主要构件的计算

3.横拉闸门

（1）横拉闸门的结构组成

4.三角闸门

（1）三角阀门的布置

（2）结构布置与计算特点（3）支承（4）止水

5.船闸阀门

（1）平面阀门

（2）反向弧形阀门

二、重点

1.荷载

（1）闸、阀门上的主要荷载

2.人字闸门

（1）人字闸门的分类与门扇结构组成

（2）门扇的基本尺度确定

3.横拉闸门

（1）横拉闸门的结构组成

4.三角闸门

（1）三角闸门的中心角选择

（2）羊角的作用与尺度（3）三角闸门结构组成与计算特点（3）支承类型（4）止水组成

5.船闸阀门

（1）平面阀门的特点

（2）反向弧形阀门的特点

三、难点

1．门扇的基本尺度确定；

第8章：

升船机

一、主要内容

1.斜面升船机

（1）斜面升船机的型式

（2）斜面升船机设计

2.垂直升船机

（1）垂直升船机的形式

（2）垂直升船机的设计

二、重点

1.斜面升船机

（1）斜面升船机的型式

（2）斜面升船机基本尺度确定（3）承船厢的结构及驱动方式

2.垂直升船机

（1）垂直升船机的形式

（2）垂直升船机承船厢基本尺度确定（3）承船厢的总体布置

三、难点

1．斜面升船机基本尺度确定；

2．垂直升船机承船厢基本尺度确定。

第二部分复习思考题

一、名词解释题：

1.深槽

2.上深槽

3.下深槽

4.尖潭

5.倒套

6.浅滩

7.上坡

8.下坡

9.整治浅滩

10.浅滩演变

11.浅滩的稳定性

12.航道整治

13.最低通航水位

14.最高通航水位

15.保证率频率法

16.整治水位

17.造床流量

18.造床流量法

19.整治线宽度

20.稳定深槽

21.丁坝

22.顺坝

23.锁坝

24.潮汐河口

25.上溯流

26.下泄流

27.泡水

28.变动回水区

29.航道疏浚

30.挖槽深度

31.乘潮水位

32.局部力

33.扬压力

34.地基有效深度

35.地基极限承载力

36.地震动水压力

37.有限单元法

38.羊角

39.一面坡斜面升船机

40.衡重式垂直升船机

二、填空题：

1.一般河床凸起之处为，凹低之处为。

2.浅滩按其岩石土质组成分为、、、及泥沙浅滩等。

3.浅滩按滩形特征和碍航情况分为、、和散乱浅滩等。

4.是泥沙横向输移的动力，也是砂质河床形成各种类型淤泥体的一个重要因素。

5.一般河流有的规律。

6.浅滩的冲刷和淤积取决于浅滩上游的河浅滩上的对比关系。

7.沙滩上的推移质泥沙运动，多是以方式进行。

8.是指浅滩随着水流运动和来水来沙条件而发生的变化。

9.浅滩演变的形式有与、单向变形与周期性变形，但经常性的是周期性变形。

10.来水条件包括、及的形式、某一特定水位的等。

11.来沙条件包括、、及其过程线的形式等。

12.的变化，是引起浅滩变化的直接条件。

13.影响浅滩变形的主要因素是、和。

14.航道整治工程措施主要是、、等。

15.整治断面设计，包括确定、和。

16.设计水位包括和，其中，是航道标准水深的起算水位，是确定桥梁等跨河建筑物净高的起算水位。

17.天然河流最低通航水位的推求，常采用和计算确定。

18.推求浅滩设计水位的方法有、、。

19.山区河流激流滩险整治水位一般取；对中洪水急流滩，一般取；对枯水急流滩，一般取。

20.整治线宽度的确定，主要有和。

21.通常采用平面控制整治线的建筑物有、、、洲头分流坝、洲尾导流坝及护岸等。

22.丁坝由、、组成。

23.河流按其流域的区域不同，分为和两大类型。

24.平原河流按其河床演变特征，可以分为、、、四种河型。

25.交错浅滩的水流特点是具有强烈的。

26.影响汊道演变的主要因素是两汊道的和。

27.不同密度的盐淡水混合处可以有、和三种基本混合型式。

28.河口地区一般有和两种类型的浅滩。

29.导堤的实质是顺堤，如果海岸比较平直，导堤一般在航道两旁布置，即。

如果河口外为凹入的海湾，也可布设一条导堤，即。

30.山区河流由于沿途地形、地质构造及岩性差异，常形成和。

31.山区河流的悬沙主要是、和，底沙有、

、，以为主。

32.山区河流存在不少恶劣流态，其主要液态有、、

，此外，还有横流、滑梁水、扫弯水、剪刀手、跌水、激浪等。

33.山区河流的滩险按碍航原因可以分为、、。

34.按河床组成，将滩险分为、、。

35.按滩险成滩水位，可将滩险分为、、。

36.礁石浅滩整治方法主要是。

37.卵石滩险可分为、、三种。

38.湖区航道包括、、三种类型。

39.局部阻力系数，与、及有关。

40.按疏浚工程性质分为和。

41.疏浚工程最主要的问题是。

42.常用的抛泥方法有、、。

43.常见的、、有等几种边抛法。

44.淤泥颗粒在海水中呈絮凝状下沉，一般可由试验给以确定。

45.为减少惯性超高和过闸船舶的系缆力，一般可采用及的措施。

46.分散式输水系统的灌水阀门一般应采取阀门。

47.闸室灌水时，闸室内船舶将受到、以及所产生的动水作用力。

48.对于集中输水系统，闸室灌水所形成的波浪向下闸首推进时，部分流量将用于，

因而是流量沿程逐渐减小。

49.分散输水系统的纵向水流是由于而产生的。

50.闸室内船舶所受的动水作用力主要为以及。

51.引航道中船舶所受的动水作用为和之和。

52.计算作用在船闸上的土压力时，应根据、以及等因素判别土压力的计算状态。

53.土基上船闸闸墙通常采用计算主动土压力。

54.对无粘性土，按计算主动土压力。

55.扬压力包括和。

56.建筑物基底浮托力等于。

57.对未设帷幕、排水的船闸，一般假定渗透压力呈分布。

58.船舶荷载主要包括和。

59.波浪压力的大小，取决于、以及。

60.为减少渗流的不利影响，通常在船闸闸首前设置水平防渗设备，即，在底板下设置垂直防渗设备，即、等。

61.船闸的渗流情况在很大程度上取决于以及。

62.为减小渗流水头和作用在闸墙上的水压力，闸墙的回填土内，通常设置或排水。

63.船闸的渗流计算，常用的计算方法有和。

64.地基分段可归纳为、和三种基本段形。

65.岩基上闸室结构的抗滑稳定计算，一般可按两种方法验算，即和。

66.地基的稳定性通常用地基的来衡量。

67.船闸工程中计算地基极限承载力的方法有和。

68.地基沉降量计算一般只计算。

69.分离式闸室的闸底可根据、等因素采用透水闸底和不透水闸底。

70.双铰底板一般采用假设计算，在铰接处只传递和，不传递。

71.对大型船闸工程，其双铰底板可按弹性地基梁进行计算，即假定闸墙与中间底板为钢度以铰接相连的弹性地基梁，采用进行计算。

72.整体式闸室的闸墙，按计算内力。

73.工程上常用的弹性地基模型有、、

。

74.当闸室结构承受荷载较大，地基条件较为复杂时可采用模型。

75.支持墙的强度计算，采用公式。

76.人字闸门的闸首底板，一般分为、和三段。

77.为保证闸门的正常运转及防止闸墙间的止水破坏，土基上分离式闸首边墩应分别进行

及验算。

78.地震时，船闸建筑物承受的地震荷载包括、及。

79.地震惯性力是由所引起的。

80.当地基主要持力层范围内有、或，应考虑对结构的不利影响，并采取必要的措施。

81.用有限单元法解算结构应力问题，通常采用。

82.根据人字闸门门扇的平面形状，可分为和两类。

83.在横梁式人字闸门中，主横梁按原则布置，其间距应考虑的要求。

84.由于构造上的需要，底、顶横梁必须布置在，构成和。

85.立柱式人字闸门的竖梁，通常按布置。

86.钢面板的局部弯曲应力，应根据支承边界情况，按承受均布荷载的的弹性薄板进行计算。

87.在横梁式人字闸门中，主横梁一般为。

88.横梁式人字闸门的主横梁一般采用截面。

89.为了减少顶枢的调整工作，法兰螺母采用。

90.顶枢拉开的布置应符合和的原则。

91.固定式底枢与活动式底枢的区别在于。

92.人字闸门的止水有和。

93.横拉门竖向联结系和端架，一般采用结构。

94.在低水头的船闸中，可以利用进行船闸的灌、泄水。

95.闸门面板直接承受的作用。

96.三角闸门的支承分成、和。

97.常用的输水阀门型式有和。

98.反向弧形阀门的布置主要取决于、、和门井尺寸等。

99.弧形阀门常采用或结构。

100.斜面升船机的驱动方式有和两种。

三、判断题：

1.上中游山区和丘陵区河流多为石质浅滩和卵石浅滩，平原河流主要是泥沙浅滩。

（）

2.水流的挟沙力与流速的高次方成反比。

（）

3.在弯曲河流两个反向弯道的过渡段上，环流的强度将大大增强。

（）

4.倒坡越大，水深越小时，比降越大；而水深增大则局部比降减小。

（）

5.低水位局部比降加大，浅滩易淤积；高水位时局部比降减小，浅滩易冲刷。

（）

6.枯水期，从上深槽到浅滩脊，沿水流方向流线呈扩散状态，流速沿程减小，至滩脊处流速减至最小。

（）

7.在一个水文年内，一般随着水位上涨，浅滩脊逐渐淤高，至最高水位时，上坡淤积，下坡冲刷。

（）

8.如果两年的来水量相近，来沙量不同，则来沙量大的年份浅滩就淤积多些。

（）

9.如果两年的来水量与来沙量均相近，洪峰与沙峰出现的出现不同，则沙峰出现在洪峰之前的年份，浅滩可能少淤或不淤，甚至冲刷。

（）

10.上游河势影响比降及引导水流走向，而下游河势则控制着浅滩的平面位置。

（）

11.在设计水位满足要求的冲刷深度时，垂线平均流速要小于床沙的起动流速，并大于止动流速。

（）

12.坝轴线与水流流向交角小于900为下挑丁坝，大于900为上挑丁坝，正交900为正挑丁坝。

（）

13.上挑丁坝，螺旋流指向坝田，坝田淤积效果较好。

（）

14.勾头丁坝头部水流平顺，流态较好，对船舶航行有利。

（）

15.平面外形比较顺直的河口，潮波变形以反射为主。

（）

16.缓混合型盐淡水混合方式一般出现在潮差大、潮流紊动性强的强潮河口。

（）

17.一般有主权“洪淤枯冲”，支汊“洪枯冲淤”。

（）

18.变动回水区的上段经常处于壅水状态，流速很小。

（）

19.局部阻力系数与计算段上、下过水断面的束窄比近似成线性关系。

（）

20.一般情况下，坝田淤积量与折减系数β成反比关系。

（）

21.当水流与挖槽有一定交角时，在潜入点附近沉积的泥沙也易被带到挖槽外面，交角越小效果越好。

（）

22.正常浅滩的挖槽轴线可选择在与水流动力轴线向重合的深泓线上。

（）

23.在H0、ΔH0值一定时，浅滩河段原来的水位落差ΔZ0越大，则挖泥后水位降落值ΔZ0也越大。

（）

24.在H0、ΔZ0值一定时，浅滩上平均开挖深度ΔH0越大，挖泥后水位降落值ΔZ也越大。

（）

25.在ΔH0、ΔZ0值一定时，浅滩原来的水深H0越大，挖泥后水位降落值ΔZ也越大。

（）

26.挖槽方向应尽量与涨落潮的底流方向一致。

（）

27.分散式输水系统阀门开启初期，水流为减加速流，惯性水头阻滞流量减小。

（）

28.密封式输水阀门底缘工作空穴数越大，产生空化的可能性越大。

（）

29.闸室灌水初期，波浪力很大，此时流速力和局部力几乎为零。

（）

30.土壤的天然结构越被破坏，凝聚力越大。

（）

31.对于土质较差或回填不密实的粘性土，可不计凝聚力。

（）

32.建筑物基底浮托力等于上游水位于建筑物的高程差乘以水的重度。

（）

33.当闸室为不透水闸底，且布置在坝轴线下游时，渗流属于稳定渗流。

（）

34.砂性土壤，由于颗粒间无粘着力或粘着力很小，容易发生渗流变形。

（）

35.当地基内的透水层深度小于有效深度，按地基的实际透水层深度取用。

（）

36.地基土壤的平均坡降应不小于水平段容许坡降。

（）

37.抗剪强度计算公式计算滑动面上的阻力时，计算摩擦力和凝聚力。

（）

38.抗剪断强度计算公式计算滑动面上的阻力时，只计算摩擦力，不计凝聚力。

（）

39.当地基为岩石、碎石土、密实砂土和老粘土时，可不进行沉降计算。

（）

40.铰接处只传递水平力和垂直力，不传递弯矩。

（）

41.一般砂性地基的沉降较粘性土地基的沉降经历的时间长。

（）

42.对整体式闸首可只进行沿船闸纵轴线方向的水平滑移稳定验算。

（）

43.为避免人为增加液化可能性，在建筑物地基中和墙背后一定范围内，不宜采用粉细砂和颗粒均匀的中砂作回填料。

（）

44.横梁式人字闸门的主横梁一般不计自重力。

（）

45.人字闸门大多采用预应力背斜杆。

（）

46.每顶枢拉杆应按受拉和受压构件设计，并按一个整体进行校核。

（）

47.为了保证栅门关闭时不致因门侧止水鱼边墩抵住而影响门扇斜接柱的紧密接触，门侧止水应具备良好的固定性。

（）

48.橡皮止水具有止水效果好，使用寿命长的优点。

（）

49.当启门速度一定时，中缝宽度随着中心角增大而增大。

（）

50.一般小型三角闸门不设中枢。

（）

51.顶枢在闸门自重作用下，主要承受接力或压力，在水压力作用下，主要承受拉力。

（）

52.输水阀门一般情况下是在静水情况下开启，在水压力作用下关闭。

（）

53.反向弧形阀门宜在低水头船闸上采用。

（）

54.承船厢的外轮廓宽度，等于承船厢的有效宽度加两侧走道的宽度。

（）

55.承船厢的总长，为承船厢的有效长度加上厢头结构的长度。

（）

56.承船厢的其他构件，通常只按正常运转情况及水漏空的事故情况设计。

（）

57.浮筒式垂直升船机正常运转时只起导向作用，而在事故状态时起支承作用。

（）

58.空腹时排架，各杆件主要承受轴心力，刚度较大，但节点构造比较复杂，施工较为不便。

（）

59.风荷载应作为排架的主要荷载考虑。

（）

60.组合式工作闸门，通常是在水压力作用下启闭。

（）

四、单项选择题：

1.按岩石土质分，平原河流主要是（）。

A、石质浅滩B、卵石浅滩C、砂卵石浅滩D、泥沙浅滩

2.若上下深槽相互交错时，上深槽下部的尖端部分称为（）。

A、沙埂B、倒套C、尖潭D、沱口

3.高水期，从上深槽到浅滩脊，出现流速最小的地方是（）。

A、上深槽B、滩脊C、沙埂D、尖滩

4.最高通航水位的推求方法可采用（）。

A、流量频率法B、水位相关法C、比降插入法D、瞬时水位法

5.上游设计最高通航水位一般采用（）。

A、水库死水位B、枢纽瞬时最小下泄流量时的水位

C、水库正常蓄水位D、上游通航期内最大下泄流量时的水位

6.上游设计最低通航水位一般采用（）。

A、水库死水位B、枢纽瞬时最小下泄流量时的水位

C、水库正常蓄水位D、上游通航期内最大下泄流量时的水位

7.下游设计最低通航水位一般采用（）。

A、水库死水位B、枢纽瞬时最小下泄流量时的水位

C、水库正常蓄水位D、上游通航期内最大下泄流量时的水位

8.下游设计最高通航水位一般采用（）。

A、水库死水位B、枢纽瞬时最小下泄流量