河海大学航道整治复习资料.docx
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河海大学航道整治复习资料
航道整治期末复习
绪论：
问题：
除了水位对航道的影响，水运还受哪些自然条件的影响？
答：
1、受季节影响：
冬季结冰，枯水季水位低；2、受水位影响；3、受气候影响：
雨雪雾，白天与黑夜的差别。
第一章：
1.河流横断面:
山区河流常呈V形；平原河流常呈U形，不同河段又形成顺直过渡段、分汊段、游荡段、弯曲段。
2.河流阶地：
由河流下切侵蚀和堆积作用交替进行的,在河流两岸形成的台阶状地貌。
3.河流节点：
由抗冲性较强的突岸形成，并对河势变化起控制作用的河岸形态。
问题：
请解释在河流节点上游以及下游比较宽浅段，为什么分布着一些洲、浅滩？
答：
上游节点前，壅水落淤；下游节点后，河面放宽扩散，流速下降，携沙能力降低，导致淤积，形成洲和浅滩。
4.河流水力特征：
水位；流量特征；比降特征；流态特征
5.河流泥沙特征：
静态特征:
几何特性、重力特性、级配特性；
动态特征:
沉降特性、运动特性、冲淤特性。
6.航道尺度：
指在设计通航期内，航道能保证设计船型（船队）安全航行的最小尺度。
包括：
在设计最低通航水位下的航道标准水深、航道标准宽度、航道最小弯曲半径等。
v1.航道标准水深：
指在设计最低通航水位下航道范围内保证的最小水深。
航道标准水深由设计船型的标准吃水和富裕水深两部分组成。
2.航道标准宽度：
指在设计最低通航水位下具有航道标准水深的宽度。
3.航道最小弯曲半径R：
指保证标准船队安全通过弯道的最小弯曲半径。
问题：
有些困难弯道因受河道地形限制，不能满足要求的最小弯曲半径，可采取什么措施？
答：
1、加宽河道；2、限制船舶航行规模。
4.航道断面系数：
指最低通航水位时的航道过水断面与标准船舶（队）标准吃水时的船中浸水横断面的面积之比。
7.航道水流条件：
1.平原河流内的最大纵向表面流速在整治水位及其以下时不大于2.0m/s。
2.山区性河流航道内的最大纵向表面流速和局部比降,应满足标准船舶（队）自航上滩的要求。
3.船闸上下引航道进水工程的进口及排水工程出口处,航道横向流速不宜超过0.3m/s,回流流速不宜超过0.4m/s。
8.通航保证率：
指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,一般用百分比表示。
通航保证率高则相应的通航最低水位低,航道工程量大。
9.船队运输的意义：
1.运量大，阻力小；2.能充分发挥动力的效率，降低运输成本；3.既适宜运输大宗货物，也示意运输批量大、货种多的货物；4.同时驳船又可分散到各港点进行装卸，减少货物中转和倒载。
（很重要）
10.拖带船队和顶推船队的优缺点：
（很重要）
拖带船队：
优点：
1.船舶间柔性连接，对航道条件要求较低；2.能适用于内河航道等级较低的航道和风浪较小的沿海水域；
缺点：
1.行驶时阻力较大；2.运输价格较高。
顶推船队：
优点：
与拖带船队相比，1.船舶航行阻力小；推论螺旋桨水流不对驳船产生干扰,可以提高推轮的推荐效率；3.顶推船队推轮和驳船连成整体，长度较小，操纵较为灵活；4.驳船紧靠推轮，为发展无人驳创造了条件；
缺点：
1.驳船刚接性连接，要求航道有较大的弯曲半径，且通视条件要好；2.在有船闸的渠化河流上，船闸尺度和船队尺度彼此要相互适应，否则需要解队过闸，运输效益受到影响。
11.内河航标颜色规定：
内河航标左右岸颜色为：
左岸为白色（黑色），右岸为红色；光色是左岸为绿光（白光），右岸为红光。
12.决定河流左、右岸的原则：
按水流方向确定河流的上、下流，面向河流下游，左手一侧为左岸，右手一侧为右岸。
第三章：
1.浅滩定义：
航道水深达不到现有航道维护标准或确定整治目标的局部河段，包括湖泊、运河、水网和通航渠道中的浅段。
即：
水深不足，碍航的地方。
（很重要）
2.浅滩分类：
（很重要）
v按浅滩所在地区分:
弯道浅滩、分汊河道浅滩、支流河口浅滩、回水变动区段浅滩、湖泊水网区浅滩、潮汐河口浅滩。
v按其土质组成分:
石质浅滩、卵石浅滩、砂卵石浅滩、砂质浅滩、泥沙浅滩。
v按滩形特征分:
正常浅滩、交错浅滩、复式浅滩、散乱浅滩。
v
v浅滩组成图：
3.浅滩的形成原因：
1.是由于河段输沙不平衡而产生的局部淤积；除此之外还有其它的原因吗？
答：
2.人为因素：
如挖沙；3.地质构造导致。
v造成输沙不平衡的原因：
流速的减小；环流的减弱或消失；洪枯水的流向不一致；局部地区来沙量的加大
思考题：
浅滩脊上的流速出现转变点的水位，作为临时冲淤水位的参考，有利于安排疏浚的施工日期，如何理解这句话？
P56（很重要）
答;浅滩水流流速与深槽相比，高水时淤积，中水不变，低水冲刷，流速相对于深槽处变大冲刷，转折点水位以下处于冲刷，有利于施工，提高施工效率。
4.环流:
表面流速指向凹岸,流速增大,冲刷河岸;
底部流速指向凸岸,流速减小,淤积河岸;
5.浅滩演变的基本规律：
1.浅滩的稳定性和活动性：
稳定性是相对的有条件的，活动性是绝对的。
2.浅滩演变的年周期性：
洪淤枯冲，浅滩形态也周期性变化。
3.浅滩演变的多年周期性：
即发生根本性质的变化。
6.浅滩演变的分析法：
P62要能分析那些图（很重要）
1.浅滩的水深分析
2.浅滩形态的演变分析：
a河段深泓线变；b平面变化；c纵断面变化；d横断面变化
3.浅滩演变的综合分析：
水力、泥沙和河床形态的沿程变化、平面变化、过程变化。
7.P62图解分析：
（很重要）
在涨水过程中，水位于水深关系曲线与横轴的交角大于45度，说明浅谈水位上升的数值大于水深增加的数值，此时浅谈淤积。
也就是说，有水位上涨所增加的水深，其中有一部分因浅滩的淤积减小了，所以水深的净加值小于水位的上涨值。
在退水过程中，水位于水深关系曲线与横轴的交角也大于45度，说明浅谈水位下降的数值大于水深减小的数值，此时浅谈冲刷。
也就是说，由水位下降所减小的水深，其中有一部分因浅滩脊的降低而得到补偿，所以水深的净减小值小于水位的下降值。
在水位与相对水深关系曲线中（P63）：
（很重要）
退水时，直线与X正向的交角>90度时，浅谈冲刷；
直线与X正向的交角<90度时，浅谈淤积；等于90度时，浅滩稳定。
涨水时恰好与退水时相反：
直线与X正向的交角>90度时，浅谈淤积；
直线与X正向的交角<90度时，浅谈冲刷；等于90度时，浅滩稳定。
画图：
第四章：
1.枯水航道整治：
整治主要对象：
最低通航水位时，出浅碍航的河段。
整治工程措施：
采用丁、顺坝束水整治。
一、设计水位：
设计最低通航水位：
是航道标准水深的起算水位，是航道整治的依据。
设计最高通航水位：
是设计代表船型正常航行的最高水位，也是确定跨河建筑物净高的起算水位。
浅滩设计水位的确定方法：
1.水位相关法2.比降插入法3.瞬时水位法
比降插入法:
（公式）
天然河流最高通航水位的确定方法：
1.流量频率法2.历时频率法
乘潮水位：
指船舶在一定时间内，乘一定的较大潮位通过航道浅段的水位。
它是设计低水位的概念。
其作用：
减少开挖量，底高程高些，工程量小些。
计算方法：
1、根据潮位资料绘制一年或多年的实测潮位过程线
2、确定乘潮所需的持续时间T
3、去90%的累计频率对应的水位为乘潮水位。
（很重要）
二、整治水位：
概念：
整治水位是指整治工程对滩险的航行条件有显著改善的水位。
（很重要）
确定方法：
v1.经验方法：
在浅滩资料不足时采用
v2.造床流量法：
a按流量比降频率乘积方法推求；b按输沙能力公式推求
问题：
为什么按照造床流量法求出的整治水位偏高？
（很重要）
答：
因为1、存在优良河段的选取问题，计算时按照的是通航条件好的浅滩，而实际不同浅谈的水位流量关系、输沙能力有所不同，所确定的造床流量也有所区别；2、造床流量所确定的通航流量只有一级，这级流量所起的造床作用最大，相当于可以塑造高通航等级航道对应的整治水位，导致求得的造床流量偏高；3、造床流量还与各级流量的历史有关，所以此方法在有的河流上实用也有你不适用的时候；4、当输沙率最大时，丁坝需淹没一定深度使坝下产生最强的螺旋流，从而能将泥沙导入坝田。
整治水位的调整:
在常规方法求得的整治水位基础上，可进一步用整治流量进行水面线计算，调整各处坝坝顶高程于水面线齐平，增强束水归槽的效果。
三、整治线宽度：
概念：
整治线宽度是指整治水位时设计新河槽的河面宽度。
（在实际施工时并不存在！
）
注意：
整治线宽度宜适宜，过宽，则束水效果差，冲刷能力弱；过窄，则产生局部冲刷，引起下游河段的淤积，或流速过大使航行条件恶化
计算方法：
1.经验方法；2.理论计算方法：
a水力学计算方法，b输沙平衡方法；
3.流速控制方法（注意计算：
P75上面）
四、整治线布置原则：
（很重要）
v1.整治线必须依托主导河岸：
整治线的起点和终点应以稳定深槽的主导河岸为依托。
稳定深槽：
符合航行要求和历年来变化不大的深槽，一般靠近凹岸。
v2.整治线与水流方向夹角要小
v3.整治线宜通过浅滩上最大流速区
v4.全面考虑两岸工农业需要和防洪要求
整治线平面尺寸的确定：
弯曲半径R：
一般取R=（4~6）B2，切除凸角时取R=（2~3）B2
直线段长度L：
一般取L=（1~3）B2
五、整治线的控制工程：
1、常采用平面控制整治线的整治建筑物：
丁坝、顺坝、锁坝、洲头分流坝、洲尾导流坝及护岸等。
2、丁坝概念：
是坝根与河岸相连，坝头伸至整治线，在平面上与岸线构成丁字形的横向整治建筑物。
（很重要）
作用：
束窄河床、导水归槽、调整流向、改变流速、冲刷浅滩、导引泥沙等。
3、丁坝的作用（注：
是通过分析水流和泥沙运动而得）（很重要）
（1）未淹没时束窄河槽，提高流速冲刷浅滩；
（2）淹没后造成环流，横向导沙，调整分汊河道的分流比，淤高河滩，保护河岸或海塘；
（3）控制分流挑出主流以防顶冲河岸和堤防等。
4、丁坝的分类:
1.按丁坝轴线与水流方向的交角分：
a）上挑丁坝：
加快流速；b）正挑丁坝：
多用于河口区；
c）下挑丁坝：
用于山区河流，减缓流速；
2.按平面形状分：
普通丁坝；勾头丁坝：
Ｄ<0.4L；丁顺坝：
Ｄ>0.4L
3.按对水流的影响程度分：
长丁坝（L＞B/3）；短丁坝
4.按透水性能分：
透水丁坝、不透水丁坝
5、丁坝对河道水流和泥沙的影响：
（很重要）
1.非淹没丁坝和水流现象：
水流流向丁坝受丁坝壅阻，比降会逐渐减小，流速降低，接近丁坝时出现反比降，迫使水流流向河心，水流收缩，绕过坝头下泄；在坝头外主流与丁坝掩护区缓流摩擦梯度下，在丁坝上下游形成几个回流区；在丁坝影响的流速增大区域，河槽浅滩被冲刷深，泥沙下移。
2.淹没丁坝的水流泥沙现象：
水位淹没丁坝后，丁坝束水作用降低，坝下回流区逐步消散，丁坝相当于堰流，水流漫过坝顶，形成跌水，在坝后产生横轴螺旋流。
上挑丁坝时：
丁坝方向指向上游，上流指向河心，坝头冲刷，坝底指向岸边，淤积；
下挑丁坝时：
丁坝方向指向下游，坝头指向岸边，坝底冲刷，底流指向河心；
6、丁坝布置基本原则：
1.用于抬高滩上水位、调整比降、减缓流速时，采用正挑丁坝；
2.用于来沙量小、流速大的河流，其调节流向、平顺水流为主作用时，多采用下挑丁坝；
3.用于来沙量大、流速小的河流，要求加速冲刷航槽、淤积坝田时，可采用上挑丁坝；
4.用于丁坝群束水归槽时，第一座丁坝应布置在水流扩散点和顶冲点上方；
5.两岸建有丁坝时，若河流流速较大，丁坝宜采用交错布置形式，在流速较小的河流上可布置对口丁坝形式。
7、丁坝的间距：
（1）丁坝间距的原则
Ø使下一条丁坝壅水范围达到上一条丁坝的坝头：
避免坝头较大的水面跌落，同时使水流绕过坝头后形成的扩散水流流线能达到下一个丁坝的有效长度范围内；避免坝根冲刷，丁坝作用的连续性。
Ø有足以控制整治线的点，各坝后回水区边线的连线组成平顺的整治线：
不致因间距过大，影响来水攻沙。
Ø防止坝田中产生较大的流速，影响坝田淤积.
（2）由回流区确定丁坝间距
错（对）口丁坝布置：
8、顺坝：
1.定义：
坝轴线沿水流方向或与水流交角很小的建筑物。
2.作用：
（1）调整急弯、归顺岸线、平顺水流、改善流态
（2）堵塞倒套、尖潭
（3）堵塞支汊、上口调整分流角，下口调整交汇角
（4）束窄河床。
（很重要）
3．顺坝布置原则：
（1）顺坝上身常靠近整治线，布置在凹岸或主导河岸一侧
（2）顺坝走向与整治线大体一致，按需要做成直接或平缓曲线，坝头伸入或接近下深槽，并保持水流平顺。
（3）以拦截横流为主的洲头、洲尾顺坝宜沿洲脊线布置，与江心州地形平顺衔接。
（4）两岸不宜同时布置顺坝，否则，施工后整治线宽度不合适，无法改正。
（5）坝头延伸至下深潭，避免水流突然扩散形成口门浅段；坝根布置在主流转向点上游。
9、锁坝：
定义：
锁坝是一种拦断河流汊道的水工建筑物，又称堵坝。
作用：
塞支强干，增加主汊的流量或抬高河段水位，以增强主汊的输沙能力。
10、锁坝坝顶高程：
取决于设计水位下通航汊道需要的流量。
（很重要）
1.锁坝顶面高程的确定：
（1）设计流量时：
要求航槽范围的平均流速大于不淤流速。
总流量为Q0，通航汊道的流量QH，通航汊道设计流量Q1
Q1＜QH＜Q0：
不建锁坝；在通航汊道进行整治。
QH＜Q1＜Q0：
需建锁坝增加主汊流量，仍有Q0－Q1的流量从锁坝溢流。
QH＜Q0＜Q1：
需建锁坝，坝顶高出设计水位，同时在通航汊道需进行整治才能满足要求。
（2）整治流量时：
通航汊道内流速满足冲刷要求。
2.锁坝位置的确定：
被堵汊道的进口、中部、出口。
3.锁坝数目的确定：
11、洲头分流坝：
是一种建筑在汊道洲头的分流建筑物。
作用：
保护江心洲，维护河势的稳定，调节通航汊道的流量，改善船舶通航条件。
12、护岸作用：
（1）控制河势：
稳定水流动力轴线，不使河床边界任意变化。
（2）抑制崩岸：
防止水流淘刷和波浪冲蚀，防止泥沙坍落河中
（3）防止主流顶冲：
尤其洪水顶冲处，配合丁坝，矶头挑流保证堤防。
13、潜坝作用：
①壅高上游水位、调整比降、增加航深②促淤赶沙，减小过水面积、消除不良流态。
Ø布置原则
（1）根据水流动力轴线变化情况，预测崩岸的趋向，主动防护；
（2）全线规划、重点保证、守点顾线、相互依托；
（3）护脚为先，先水下后水上，先护脚后护坡，形成整体守护。
第五章：
1、河床演变特点和规律：
（1）浅滩洪水淤积、枯水冲刷，一般在多沙年份淤积；
（2）横向变形、纵向蠕动，弯曲半径减小。
2、顺直河段正常浅滩整治措施和设计：
Ø丁坝固定边滩，加高上下边滩高程，延长水流对浅滩的冲刷时间。
Ø如果边滩已较高，可采用护面固滩。
Ø还可在上游凹岸建导流坝以引导水流对浅滩的冲刷，使其平面形态逐渐形成曲率不大的弯曲或微弯河段。
3、交错浅滩特点：
横向漫滩水流比较强烈，浅滩脊宽浅，冲淤变化较大，航道极不稳定，航行条件不好。
交错浅滩整治目的：
消除漫向水流的不利影响，并固定、抬高下边滩。
交错浅滩整措施：
1.堵塞倒套：
丁坝堵塞倒套，导流坝堵塞倒套；2.堵塞沱口的同时固定下边滩；3.堵塞尖潭、利用沱口通航
4、复式浅滩整治：
1.演变特点：
（1）上浅滩洪淤枯冲、下浅滩洪冲枯淤；
（2）复式浅滩的冲淤变化比较频繁，常出现航道不稳定、航深不足的碍航局面。
2.整治措施：
（1）固定和提高边滩高程；
（2）下浅滩的整治线宽度可适当减小。
（3）切割中间边滩
5、散乱浅滩整治：
1.主要特点：
河床宽浅，沙体散乱，没有明显的边滩和深槽，沙体位置随水位变化而频繁变动，很不稳定，航道弯曲，水深小且航槽位置经常摆动因而航行条件极差。
2.散乱浅滩整治：
通过丁坝等整治建筑物，将散乱的沙体联结和促淤成边滩，以固定河势，导引水流集中冲刷航槽。
6、分汊河段：
1.汊道的演变总趋势：
一条叉道走向发展，另一条走向衰退，各叉道多处于兴衰交替的变化过程中。
2.稳定汊道工程：
（很重要）
（1）保护节点附近河床
（2）稳定汊道进口段边界
（3）控制江心洲的洲头与洲尾
（4）保护河弯
3.改善汊道工程（很重要）
（1）汊道进口处浅滩:
筑坝挑流或辅助疏浚。
（2）汊道中部浅滩：
①采取单一河道中浅滩整治的方法；
②增加通航汊道流量。
（3）汉道出口处浅滩：
常筑洲尾顺坝调整水流交角。
7、弯道整治：
1.弯道演变规律：
凹岸崩退、凸岸淤长，弯顶纵向蠕动，发生撇弯切滩或裁弯取直。
2．弯曲河道对航运的影响:
（很重要）
（1）弯曲半径太小或航宽不足
（2）在弯道上游枯水期可能出浅碍航
（3）河弯的发展，使航程加长
3.碍航弯曲航道的整治措施：
（1）保护凹岸，防止弯道恶化
Ø护岸的范围：
从河岸不崩塌处开始，经过坍塌区到下一个不坍塌处为止，顶冲弯异区和常年贴流区重点保护。
Ø措施：
平顺护岸、筑丁坝护岸
（2）筑坝导流，调整岸线
（3）裁弯取直，新开航槽
4.裁弯取直规划设计内容：
（很重要）
（1）裁弯后缩短航道的里程；
（2）对碍航滩险裁除的数量和对不良航道改善的程度；
（3）裁弯对港口码头、取排水工程的影响，新建护岸的数量；
（4）对防洪、灌溉、围垦、养殖等带来的效益；
（5）新建沿线地质对新河开挖、新河发展和控制的影响；
（6）新河形成后对沿江工业发展的利弊，以及新河沿线所经土地的利用；
（7）新河形成后，河道曲折系数、弯曲半径、流速、比降的变化和带来的影响；
（8）工程造价的高低。
5.裁弯比：
老河道轴线长度与引河轴线长度的比值，一般为3～7。
裁弯比太小，引河线路长，工程量大，效益不好；
裁弯比太大，引河线路短，缩减航程多，J、V大，引河发展太快,引河不易控制，且引起上、下河势发生剧烈变化。
6.裁弯取直后的河床演变趋势:
裁弯后，新河发展，老河将逐渐淤死，上、下游河段也将发生变化。
（很重要）
（1）、新河（引河）的发展:
①普遍冲刷阶段:
新河放水后，普遍冲刷扩大，分流比↑，J↓，B↑、H↑、A↑，由两侧展宽→凹岸单侧发展；普遍冲深→形成凹岸深槽。
②弯道形成阶段:
新河继续冲刷，扩大，分流比↑，J↓，开始出现凹冲凸淤,演变速度降低。
③正常演变阶段:
老河→牛轭湖。
新河比降调整完，演变与一般弯道相拟，汛冲枯淤，凹崩凸淤基本平衡。
（2）、老河淤积过程:
初期：
保持原有河道的演变规律,
当老河分流量＜50％，挟沙力进一步降低，老河的冲淤规律转化为单向淤积的过程:
上口位于新河凸岸，底沙落淤，出口受倒灌、回流、异重流影响而淤高，最后上下游口门断流后→牛轭湖。
第七章：
1、基本方程式：
能量平衡方程
2、计算所需资料
a河道地形图
b计算河段下游固定水尺较长时间的水位资料和实测洪、中、枯三级水位的沿程瞬时水面线及相应的流量。
3、丁坝壅水计算（原则：
从下游向上游推算）
（1）单丁坝壅水计算
va非淹没条件下壅水计算
从下游控制断面向上游推算至丁坝回流区末端得到坝下水位，加上丁坝壅水高度得坝上断面（丁坝上游8H处，H为丁坝空口过水断面平均水深）水位，再由该水位向上游推算水面线至所需位置。
vb淹没条件下壅水计算
先计算建坝前天然河道水面线，得丁坝上游处8H处的坝上断面的水位，然后加上丁坝壅水高度继续向上游推算。
4、汊道整治水利计算
1.工程前汊道水力计算
根据水流连续原理及两汊在分流断面和汇流断面的水位分别相等为条件，满足左右汊流量之和等于河道总流量，及左右汊水位落差相等：
va试算方法
vb简化计算方法
第八章：
1、航道疏浚工程：
通过调整河床边界达到改善通航条件的工程措施。
2、分类：
基建性疏浚：
为提高航道标准尺度，在较长时期内根本改善航道通航条件而进行的疏浚。
维护性疏浚：
为维持现有航道尺度而进行的经常性疏浚。
临时性疏浚。
3、挖槽断面设计
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