航道整治课程设计.docx

1、航道整治课程设计某浅滩航道整治课程设计说明书治课程设计说明书 班 级 姓 名 学 号 指导教师 1. 滩险概况及整治方案 12. 设计标准的确定和推算 12.1. 设计水位 12.2. 浅滩基本水尺设计水位 42.3. 其它水尺设计水位 52.4. 用比降法确定各断面的设计水位 62.5. 床沙粒径的确定 62.6. 断面、和断面、之间的河床糙率 73. 整治工程设计 83.1. 整治线宽度计算 83.2. 整治线的布置 93.3. 整治建筑物的布置 103.4. 挖槽的确定 104. 水力计算 114.1. 航道的冲刷校核 11 确定计算横断面 11 确定各计算断面水面曲线 11 绘制水流平

2、面图 12 流速比较 164.2. 设计水位时挖槽稳定性校核 165. 坝的纵横断面的设计和工程量计算 175.1. 材料选用及粒径确定 185.2. 丁坝的断面尺寸 185.3. 坝根的保护 185.4. 坝头处理 185.5. 丁坝坝基处理 185.6. 丁坝坝面的防护措施 196. 挖槽纵横断面设计和工程量计算 191. 滩险概况及整治方案 该浅滩为平原河流顺直河段上的过渡段沙质浅滩，因为上游有一江心洲，导致上游水流分汊形成分汊河道，洪水期来自上游的大量泥沙淤积在汊道出口两水流交汇处，在退水时又不能被水流全部带走，因此在枯水期形成碍航浅滩。能满足航深要求的上、下深槽宽而浅，且水深相差不大

3、，曲率甚小，但经多年观察，深槽仍然变化不大，基本稳定；上、下边滩低坦，过渡段河面宽阔，水流分散。采取整治（筑坝）和疏浚相结合的工程措施进行整治。其具体整治措施为：沿溪线布置挖槽，吸引水流，增加航深；两岸用对口丁坝束窄过渡段河面宽度，抬高边滩，稳固中、枯水河槽及其主流方向，加大流速，提高水流输沙能力，确保挖槽稳定。2. 设计标准的确定和推算2.1. 设计水位由1963年长江上游某基站日平均水位表得1963年水位保证率曲线计算表：1963年水位累计频率计算表(表1)序号水位区间出现次数累计次数保证率（%）序号水位区间出现次数累计次数保证率（%）136.60-36.79110.272032.80-3

4、2.9984813.15236.40-36.59010.272132.60-32.79115916.16336.20-36.39010.272232.40-32.59137219.73436.00-36.19120.552332.20-32.3998122.19535.80-35.99130.822432.00-32.19109124.93635.60-35.79030.822531.80-31.991310428.49735.40-35.59030.822631.60-31.791612032.88835.20-35.39141.12731.40-31.591913938.08935.00-

5、35.19371.922831.20-31.391915843.291034.80-34.99182.192931.00-31.193118951.781134.60-34.79192.473030.90-30.991620556.161234.40-34.593123.293130.80-30.891722260.821334.20-34.394164.383230.70-30.792224466.851434.00-34.193195.213330.60-30.692226672.881533.80-33.992215.753430.50-30.591428076.711633.60-33

6、.795267.123530.40-30.492230282.741733.40-33.593297.953630.30-30.394434694.791833.20-33.394339.043730.20-30.291235898.081933.00-33.1974010.963830.10-30.197365100在该曲线上可找得1963年保证率为95%的水位为30.29m。根据1955年到1974年的水文资料可得表2，作出累计频率曲线并按P-III型曲线“求矩适线法”配线（图2），可得到当Cs=3Cv时，理论曲线与实测点的拟合程度最好，所以取保证率为95%的水位为30.2m，即为基站的设

7、计水位。某水位站保证率为95%的水位累计频率计算表（表2）序号按大小排列年份保证率为P=95%的水位(m)最枯水位起y（m）K=y/y*K-1(K-1)2P=m/(n+1)*100%1197031.051.231.980.980.964.762197330.91.081.740.740.559.523196230.780.961.550.550.314.294196130.740.921.480.480.2319.055196830.670.851.370.370.1423.816196930.660.841.350.350.1228.577196030.60.781.260.260.0733

8、.338196430.460.641.030.03038.19195530.40.580.93-0.07042.8610195930.380.560.9-0.10.0147.6211196730.380.560.9-0.10.0152.3812197430.350.530.85-0.150.0257.1413196330.290.470.76-0.240.0661.914195630.260.440.71-0.290.0866.6715195730.260.440.71-0.290.0871.4316196530.260.440.71-0.290.0876.1917197230.230.410

9、.66-0.340.1280.9518195830.170.350.56-0.440.1985.7119197130.140.320.52-0.480.2390.4820196629.840.020.03-0.970.9495.24平均30.4410.621合计6.66E-164.19按P-III型曲线配线时，其理论计算表如表3，其中根据的值查表所得，而 ，理论累计频率计算表（表3）Cv=0.4696Cs=2CvCs=3CvCs=4Cvp(%)p1Kp1Zp1p2Kp2Zp2p3Kp3Zp30.015.823.7332.146.874.2332.457.984.7532.770.14.4453

10、.0931.745.093.3931.935.773.7132.1212.9832.431.313.272.5431.43.552.6731.4851.8681.8830.991.941.9131.011.991.9331.02101.341.6330.831.331.6230.831.311.6230.8350-0.3540.8330.34-0.220.930.38-0.290.8630.3575-0.730.6630.23-0.730.6630.23-0.720.6630.2390-1.1420.4630.11-1.040.5130.14-0.920.5730.1795-1.3380.37

11、30.05-1.170.4530.1-0.980.5430.1699-1.6330.2329.96-1.320.3830.06-1.040.5130.142.2. 浅滩基本水尺设计水位 基站与浅滩的相关计算表如下表4，并以此为依据推求表示浅滩设计水位与基站设计水位的相关关系的回归方程，即水位相关法。基站和浅滩水位相关计算表（表4）项次基站x浅滩yx-x*y-y*(x-x*)2(y-y*)2(x-x*)(y-y*)132.2831.350.40.570.160.320.23232.6731.610.790.830.620.690.66333.1232.281.241.51.542.251.864

12、33.2232.611.341.831.83.352.45533.0532.271.171.491.372.221.74632.8131.840.931.060.861.120.99732.5831.750.70.970.490.940.68832.3331.290.450.510.20.260.23932.2131.150.330.370.110.140.121032.1130.920.230.140.050.020.03113230.850.120.070.0100.011231.9530.820.070.040001331.8830.78000001431.8430.7-0.04-0.0

13、800.0101531.8130.64-0.07-0.1400.020.011631.830.55-0.08-0.230.010.050.021731.7630.53-0.12-0.250.010.060.031830.730.44-1.18-0.341.390.120.41931.5830.37-0.3-0.410.090.170.122031.5630.32-0.32-0.460.10.210.152131.5430.3-0.34-0.480.120.230.162231.530.27-0.38-0.510.140.260.192331.4430.2-0.44-0.580.190.340.

14、262431.430.18-0.48-0.60.230.360.292531.3430.1-0.54-0.680.290.460.372630.8229.42-1.06-1.361.121.851.442730.829.39-1.08-1.391.171.931.52830.7629.35-1.12-1.431.252.041.62931.6330.42-0.25-0.360.060.130.09总计924.49892.7-0.030.0813.3819.5515.63平均值31.8830.78根据上表中数据，首先计算均方差 相关系数为： 显着水平检验：n=29，n-2=27，显着水平取0.0

15、1，查表得，因为，故是显着的，可进行相关分析计算，关系是密切的。计算回归系数：建立y倚x的回归方程：因基站设计水位为30.2m，代入上述回归方程得浅滩设计水位为2.3. 其它水尺设计水位根据资料提供的三组数据列表计算如表5，该表是根据各水尺与基本水尺相关水位资料用“瞬时水位法”推求而得。其它水尺设计水位计算表（表5）日 期1#水尺2#水尺3#水尺基本水尺3.2129.4529.5229.3429.273.2429.329.3729.229.143.2729.2129.2829.0929.06与基本水尺水位差平均值0.160.230.05-设计水位28.9929.0628.8828.832.4.

16、 用比降法确定各断面的设计水位当上下游两水文站之间的水面比降不太均匀时采用如下公式以水尺2和水尺4计算，有所以断面、的设计水位分别为2.5. 床沙粒径的确定根据提供的资料列出床沙粒径级配表（表6）：浅滩槽沙粒径级配表（表6）筛孔直径（mm）筛内泥沙重量（g）小于某粒径的沙重（g）小于某粒径的沙重占总重的百分比(%)70563.05100545.04518.0192322.52495.4988211.26484.2386139.41444.82790.533.78411.04730.25101.34309.7550.1197.05112.6520.010.05112.6500 列表计算床沙粒径的

17、加权平均值（表7），得。加权平均粒径计算表（7）筛孔直径（mm）平均粒径d（mm）各组沙重量（g）各组沙重百分比Pi(%)Pi*d75645.0480.483422.5240.1622.511.2620.0511.539.4170.1050.50.7533.7860.0450.250.38101.34180.0680.10.18197.05350.0630.050.08112.6520.010.016加权平均粒径(mm)0.9872.6. 断面、和断面、之间的河床糙率 基站设计水位：30.43 基站整治水位： 整治流量： 绘图水位：29.55m 浅滩整治水位： 现给定断面、在整治水位时的过水断

18、面面积分别为： 给定断面、和断面、之间的距离分别为： 给定水面宽度，河道为宽浅河道，则糙率的计算公式如下：根据上述公式计算得断面、和断面、之间的糙率分别为： ，所以，河床糙率为：3. 整治工程设计3.1. 整治线宽度计算（1）水力学法：（2）输沙平衡法：所以，有则所以，整治线宽度。综合水力学法和输沙平衡法的计算结果，取整治线宽度。3.2. 整治线的布置根据上述计算有浅滩设计水位为28.83m，而绘图水位为29.55m，因此，在图上勾勒出设计水位时碍航的浅滩，即水深小于1.5+29.55-28.83=2.22m的等深线。作出从上深槽到下深槽的深泓线，然后根据该深泓线的走向并以其为中线布置出宽度为

19、500m的整治线，且左岸整治线上游与江心洲尾相连接。3.3. 整治建筑物的布置 按从上至下的顺序布置两岸丁坝。第一座丁坝宜在水深稍浅或适航的断面上，坝间距按前坝投影长度的12倍确定，各坝按从上至下、左单右双（面向下游分左右）的习惯编号。3.4. 挖槽的确定将溪线修直作挖槽轴线并绘出挖槽平面布置图，在浅滩上段、中段和下段垂直溪线点绘挖槽断面（以整治线为边线），计算挖槽水深。取与设计航深相近或稍深的计算值作挖槽设计依据。设计水位时，浅滩上整治线宽度范围内的过水断面（在水深最小处选取，且断面垂直于整治线）面积。所以挖槽前平均水深取时挖槽后设计水位下的水深取时挖槽后设计水位下的水深对上述两种情况进行比

20、较：（1）两种情况下的值均大于1，均满足挖槽设计要求（2）设计水位下的通航水深，当时，与之较接近（3）对两种情况的挖槽工程量进行估算，可得到当时，工程量相对较小 根据以上分析，取挖槽宽度，挖槽水深比较合理。绘图水位时的挖槽水深为4. 水力计算4.1. 航道的冲刷校核4.1.1. 确定计算横断面取每一丁坝坝头断面为计算断面。根据丁坝布置的平面图可得2号和3号丁坝坝头在同一断面上，因此，所取的计算断面共有三个。4.1.2. 确定各计算断面水面曲线浅滩河段修筑丁坝后，水面将发生变化，丁坝上游水位雍高，丁坝处水面比降增大，雍水高度按如下公式计算：水面曲线示意图（图4）整治水位时各丁坝坝头断面的过水断面

21、形态，由公式求出各断面的平均水深如下： 各丁坝的雍水高度计算如下：根据上述计算调整整治水位，各丁坝坝头顶高程分别为4.1.3. 绘制水流平面图按“累积流量法”绘制水流平面图，其具体步骤如下：根据地形图确定计算断面，即为（1）中所确定的计算断面；根据地形变化折点或平均将各断面沿河宽分成8个试算流带；按计算各试算流带的条件流量，累加得到累积条件流量。以河宽为横坐标，累积流量为纵坐标，绘累积条件流量分布曲线。累积条件流量在右岸为零，在左岸为其总和；按7个流带等分累积条件总流量，从各分点作水平线与累积条件流量曲线相交，再将各交点投影到断面的水面上，得各条件流带的宽度与分界点；校核各条件流带的条件流量是

22、否相等，若不等，将流带宽度略作调整，重复计算，直至各流带条件流量的误差小于5%为止。在调整各流带宽度可根据流带的平均条件流量按下式近似估算：（表8表10）以平顺曲线连接河道各断面各流带相应的分界点，得水流平面图； 格子号数12345678格子宽b(m)62.62562.62562.62562.62562.62562.62562.62562.625格子深H(m)2.2172.1512.2282.2822.5231.8161.3491.280格子计算深H(m)2.4672.4012.4782.5322.7732.0661.5991.530282.063269.601284.192294.58834

23、2.747209.856136.898127.254282.063551.664835.8561130.4441473.1911683.0471819.9451947.199流带宽58.94061.81058.74056.50057.08073.590134.480流带深2.1972.1502.2202.2792.2241.9471.365流带计算深2.4472.4002.4702.5292.4742.1971.615261.870265.907265.094265.211258.287273.240298.949流带面积144.226148.344145.088142.889141.2161

24、61.677217.185流带平均流速0.6580.6400.6540.6640.6720.5870.437断面1 （表8）格子号数1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 格子宽b(m)62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 格子深H(m)1.802 1.981 1.937 1.951 1.785 1.947 2.235 2.416 格子计算深H(m)2.052 2.231 2.187 2.201 2.035 2.197 2.485 2.666 207.539 238.539 230.773 233.216 204.659 232.527 285.507 321.016 207.539 446.078 676.851 910.067 1114.725 1347.252 1632.759 1953.775 流带宽b(m)82.590 74.700 75.790 84.060 72.160 58.780 52.810 流带深H(m)1