博导第4讲整治建筑物及整治手段.ppt

1、第四章第四章 整治建筑物及整治手段整治建筑物及整治手段 n1.河道整治规划河道整治规划n2.洪水河床整治洪水河床整治n3.枯水河床整治枯水河床整治n4.河床整治建筑物河床整治建筑物n5.整治建筑物的整治建筑物的飞龙郁江特大桥高程（黄基，m)黎黎钦钦铁铁路路河性河性(river property):河流的特性：水沙，边界特性，河流的特性：水沙，边界特性，洪水特性，演变特性，洪水特性，演变特性，河势（河势（river trend）河道主流的运动态势、基本流路，河道主流的运动态势、基本流路，河流的总体运动趋势。河流的总体运动趋势。由河道的主流带，边界的变化趋由河道的主流带，边界的变化趋势综合反映。势

2、综合反映。伊洛河交汇河段自然状态，20年一遇全流场洪水流态及河势（Qmax=7594m3/s，3.31m/s V 0.51m/s）自然状态，30年一遇全流场流态及河势（Qmax=9280m3/s，3.94m/s V 0.22m/s）研究河道、航道整治Nagare Bridge(Floating Bridge)整治建筑物功效(Photo taken on March 25,2006)Permeable groinImpermeable groinNagare BridgeDainikeihan BridgeTower foundationn第一节第一节 规划任务规划任务河河道道整整治治规规划划的

3、的任任务务洪水整治规划洪水整治规划 防洪防洪 中水整治规划（河势规划）中水整治规划（河势规划）控制河势控制河势枯水整治规划枯水整治规划 航道、取水航道、取水n河道整治是人类为了满足社会发展中的某些要求而对天然河流的改造、治理。它既是必要的同时也是有限度的。从广义上讲，河道整治包括为防洪、航运、灌溉、河渠稳定、环境平衡而进行的关于水沙调节的所有河道工程。n根据河道整治的范围，一般可以分为长河段的整治和局部河段的整治。前者主要是从宏观全局方面考虑，目标多为了防洪、航运、环境平衡；后者则是为了防止关键性的局部河势变化，河岸坍塌或稳定工农业饮水口以及桥渡安全而采取的局部工程措施。因此河道整治必须有明确

4、的目的，在整治之前要充分考虑基本要求以及与其相关的各方面影响，进行河道整治规划。n第二节第二节 河道整治规划河道整治规划一、河道整治的一般原则一、河道整治的一般原则河道整治的内容非常广泛，不同的整治目的对河流有不同的整治要求。为满足防洪的需要，要求河道过流顺畅无过分弯曲和卡口（缩窄）段，具有足够的泄洪断面和堤防高度，以保证通过设计洪水流量和承受相应的洪水位；同时还必须保证河床相对稳定和堤防安全。从航运角度看，主要是要求水流平顺，没有险恶流态，深槽（航线）稳定，保证枯水期通航水深和流速。而引水工程和桥渡建筑物，虽然都要求河道稳定，但前者注重引水口附近不能有严重的淤积或冲刷，引水保证率要高；而后者

5、主要考虑避免形成严重的折冲水流冲刷河床，危及桥墩安全。涉及河流环境质量时，则要考虑控制最小流量，保证水环境容量。整治的目的不同，相应采取的整治方法和措施也是有很大不同的。河流治理涉及面广、影响时间长，所以必须有正确的指导思想和整治原则；这样才能制定出经济合理、切实有效的河道整治规划。一般河道整治必须遵循的基本原则可以归纳为16个字：全面规划,综合治理,因势利导,因地制宜。一条河流的上、下游和左、右岸往往涉及不同地区和部门因而它们对河道治理、开发利用的要求也不完全相同。所以制定整治规划时必须对治理河段通盘考虑，从政治、经济、技术各方面权衡利弊，对整治工程措施要有一个全面合理的安排。同时，河段治理

6、还必须遵循流域水资源综合开发利用的总体规划。根据本河段特点和当前任务，确定整治重点，分清治理的轻、重、缓、急，尽可能地兼顾各方面要求，达到综合治理的目的。河流是一个有自我调节功能的自然系统，发展演变遵循一定规律。河道整治也应是一个系统工程，在确定整治方案时必须采用系统分析的方法。首先首先要求我们必须了解治理河段的河性，对河道的整治只能因势利导，相应提出适宜的能完成既定任务的整治工程措施。其次还要对整治后可能出现对河道的影响后果(即河流反应)予以充分的认识和估计。对河道系统任何形式的整治或调节都会使河流作出相应的反应，特别是在易冲积的河床或未防护的河岸。因此河道整治不仅要考虑当时的整治效果，而且

7、要注意本河段河势的可能变化发展趋势，注意和上、下游的衔接。这样才能对河势的控制达到长远的稳定与协调一致，使河流系统保持良性循环状态。否则，就可能受到大自然的“惩罚”。第三第三，河流是不断发展变化的，所以整治应尽量保持发展河道形势有利的一面，设法限制消除其不利的一面。只有根据河道演变的发展趋势，掌握有利时机及时整治，因势利导才能收到事半功倍的治理效果。第四第四，河道整治不可能同时全面开展，应当有步骤、有阶段地顺序进行。要解决在河道演变中占支配地位的主要矛盾对重点河段(部位)先行整治。整治工程一般是由点到线，逐步形成一个整体，最终达到控制总体河势的目的。我国地域辽阔，地形复杂，不同地区河流形态、特

8、性差异很大，就是同条河流的不同河段也往往有很大差别。因此，无论是整治措施、整治建筑物的结构和布置形式都应根据当地情况相宜选择，不能生搬硬套。例如长江多采用平顺型护岸工程，而黄河则需用丁坝导流护堤护滩，而且不同河段(如河南、山东河段)的丁坝结构形式、尺寸也不尽相同。工程建筑材料应尽量采用新型、高效材料或当地容易取得的材料以节约工程投资。二、二、河道整治规划的基本内容河道整治规划的基本内容1.河道特性的分析河道特性的分析河道特性主要包括河道自然地理及地质地貌情况、水文泥沙特性、河床演变特性及过去的整治情况等。通过周密细致的调查研究，收集资料，对河流特性进行分析研究。目前除资料分析外还常通过河流模拟

9、(数值模拟或河工模型试验)的手段寻找整治河段河床演变的规律性。当河道上修建有调节径流的建筑物时，这些建筑物对水文泥沙及河床演变的影响必须予以重视和分析。2.河道整治方案的确定河道整治要满足有关部门对河道治理规划的基本要求。根据整治规划原则，确定有关设计参数和采用的工程措施，其中包括总体工程布置、局部建筑物结构形式及治理程序。整治工程的布置和设计一般应达到满足准衡意义上的河线(河宽)稳定并具经济合理性，据此编制规划设计报告和整治工程的投资概预算报告。近代河工的一种极具挑战性的任务就是在进行河道整治规划时要预估河流反应，并根据可能出现的河 流反应修改完善河道整治的设计方案。在规划设计中，还要进行有

10、关环境影响的评价。英格仁(Ingram.1986）提出了河道整治工程规划设计主要步骤的流程框图，可作参考，见图5-53.方案比较及论证由于治理指导思想、侧重点和整治措施的不同整治设计方案往往不只二个。这就要对不同的方案进行分析比较论证评价每二方案的工程效益、经济效益和社会效益。通常可以借助河工模型试验结果与专家系统进行论证从中选择最优整治方案。三三.河道整治规划设计的主要参数河道整治规划设计的主要参数nn确定横断面形态或纵比降的河相关系公式通常都是分析整理一定的河流系统河相特点的产物。在应用时，一方面要合理选择公式并进行不同方法的对比分析；另一方面往往还需要根据实测资料采用统计分析法校验有关的

11、系数和指数。一般河道横断面宽度西确定总是选择有代表性的河段将统计造床流量下的平均河宽作为中水整治河宽。该河宽通常都小于洪水河宽。对于长河段而言河道纵比降则应尽量维持原状不变。3.治导线治导线又名整治线。它是河道经过整治以后，在设计流量下的平面轮廓线也是整治工程体系临河面的边界联线。因此确定整治线是整治工程规划的重要内容同时也是整治建筑物布置的重要依据。治导线的位置应根据整治的目的、要求在把握、认识河段特性的基础上按照因势利导的原则确定并尽量利用已有整治工程和天然节点。规划整治河段的治导线时，应力求整整治工程上、上、下游呼应左右岸兼顾洪、中、枯水统筹考虑。整治河段的治导线应与上下游具有控制作用的

12、河段岸线相衔接互为依托。治导线的设计应满足平面河相关系，即稳定河弯的基本要求。按设计流量的大小治导线相应分为洪水治导线、中水治导线及枯水治导线，其中中水治导线在河道整治中占据着特别重要的地位。因为中水治导线是与造床流量相应的中水河槽治理的治导线，这种情况下河床的冲刷侵蚀或淤积变动的长期作用最为强烈。如能控制住这个时期的水流，则一般也能控制整个河势发展达到稳定河道的整治目的。治导线的形式应从河势演变分析中得出的结论来确定。一般应是没有过急或过缓河弯的圆滑曲线如图5-6所示。治导线的形式应从河势演变分析中得出的结论来确定。一般应是没有过急或过缓河弯的圆滑曲线如图5-6所示。设计时要注意：若河弯半径

13、过小弯陡流急则不易控制河势；而河弯过缓，曲率半径过大，则迎流导流作用小、工程修建也较长。两个反向河弯同的直线过渡段的长度也要适宜。直线段太短则上、下两深槽交错深泓线弯曲剧烈浅滩上水流分散；直线段太长一方面易加大河道淤积另一方面会造成过渡段河势流路不稳，总体河势得不到控制。因此河道整治规划决不能试图在长河段把弯曲河流改造成完全顺直。理想的河道平面形态一般应当是经整治后在设计流量下能较好地满足有关部门的要求具有一定曲率半径稳定的平面弯曲河道。对于每一个河弯治导线的曲率半径应该是逐渐变化的。从上过渡段起曲率半径为无穷大由此往下,曲率半径逐渐减小至弯顶处最小,而后则反向变化.nB0为直线段河宽二、游荡

14、型河段的整治二、游荡型河段的整治凹入型工程对溜势的作用.治导线及工程布设 整治工程位置线示意图 黄河下游某河段黄河下游某河段2003、2004、2005年河势变化套绘分析图年河势变化套绘分析图黄河下游某河段治导线及直线段工程布置线黄河下游某河段治导线及直线段工程布置线 畸形河湾增加畸形河湾增加 20062006年年3 3月月6 6日黑岗口东坝头河段卫片图日黑岗口东坝头河段卫片图 n第三节洪水河床整治第三节洪水河床整治洪洪水水河河床床整整治治内内容容修建堤防工程修建堤防工程护岸工程护岸工程人工裁弯取直人工裁弯取直河道卡口的拓宽河道卡口的拓宽n.堤防工程堤防工程堤堤防防工工程程堤线选择：堤线选择：

15、考虑河道演变特点，河流走向，沿河地质条件，居民考虑河道演变特点，河流走向，沿河地质条件，居民堤防间距堤防间距堤顶高程堤顶高程堤防断面设计堤防断面设计:梯形断面，临水坡陡，背水坡缓，梯形断面，临水坡陡，背水坡缓，根据土质材料确定边坡根据土质材料确定边坡设计洪峰流量：设计洪峰流量：水力计算水力计算:a+河道排洪宽度“河道整治中的排洪河槽宽度”的定义:黄河下游河道排洪河宽为:“按照规划进行河道整治后，一处河道整治工程的末端，至上弯整治工程末端与下弯整治工程首端连线的距离，称为该处河道整治工程的排洪河宽Bf”，其定义的排洪河宽如下图所示。排洪河槽宽度示意图根据黄河下游河道整治目的，在排洪河宽范围内，除

16、在大洪水时必须有足够的宣泄洪水能力外，中小洪水及一般流量时还应有一定的滞沙宽度，以免增加下游窄河段的淤积负担，同时要防止大洪水时因Bf过小，弯道段出现水流反弯现象（指凸凹岸左右易位），以免打乱下游河段的流路。护护岸岸工工程程平顺式护脚护坡形式平顺式护脚护坡形式短丁坝或矶头的形式短丁坝或矶头的形式下层工事下层工事中层工事中层工事上层工事上层工事n2.2.护岸工程护岸工程n2.2.护岸护岸工程工程分组弯道式整治工程 连续弯道式整治工程 船闸船闸,航道航道拟扩建码头位置拟扩建码头位置淤淤积积区区航道航道p1）通航保证率：）通航保证率：在规定的航道水深下，一年内能够通航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的天数与全年天数之比p目的：满足通航或引水目的：满足通航或引水n第四节第四节 枯水河床整治枯水河床整治p2）航道尺度）航道尺度定义：航道水深、航道宽度、航道曲率半径通称航道尺度。它定义：航道水深、航道宽度、航道曲率半径通称航道尺度。它是保证船队安全、顺利航行的航道最小尺寸是保证船队安全、顺利航行的航道最小尺寸航道最小水深航道最小水深 hmin=t+h航道宽度航道宽度 Bmin