航道工程学课件：航道工程学-第4讲deng.ppt

1、1第三节 整治断面设计一、设计水位1、 设计水位是保证设计水深的水位， 包括最低通航水位和最高通航水位， 是计算标准船队（舶）正常通航天数的依据。 正常通航期示意图 22、基本站设计水位 与该浅滩有直接关系的相邻水文站的设计水位3、浅滩上的设计水位推求浅滩尾下深槽附近设临时水尺，（该水尺读数将不受以后浅滩整治的影响）记录逐日水位读数，取得一个时段的资料。 相关 基本站设计水位 浅滩临时水尺3（1） 浅滩临时水尺设计最低通航水位推求方法 水位相关法该方法简单、精确，但需要较多浅滩水位观测资料4 比降插入法浅滩上缺乏水位观测资料，可利用上下游基本站设计水位比降均匀插入法（河段内比降均匀）比降均匀插

2、入法示意图 1211LLZZZZssss或2212LLZZZZssss5比降不均匀插入法（河段内比降不均匀）比降不均匀插入法示意图 ZZZZZZZZZs1212116 瞬时水位法浅滩上缺乏水位观测资料，且没有上下游两个基本站可利用n 同步观读瞬时水位次数（2）浅滩临时水尺设计最高通航水位推求 收集和观测洪水期的水位资料（3）浅滩上各断面设计水位的推求7二、整治水位一般是指与整治建筑物头部齐平的水位。 整治水位直接关系到工程数量的大小和工程效果的好坏，是航道整治工程总体设计的重要参数之一。 8确定整治水位的方法： 经验方法 （1）根据各河流整治比较成功的经验数据确定。 （2）选择该河优良河段的边

3、滩高程做为滩的整治水位。 （3）采用多年平均水位或多年平均流量时的水位, 此水位接近于平滩（边滩）水位。 9 造床流量法造床流量其造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当， 而对塑造河床形态起着控制作用的某个流量。苏联马卡维也夫输沙率关系：G QmJ Q Q2J P曲线上有两个Q2J P峰值（P为各级流量出现的频率） 最大流量第一造床流量， 相当与多年平均最大洪水流量，保证率1%6%； 次大流量第二造床流量， 略大于多年平均流量，保证率24%45%。 整治流量 （其相应水位即为整治水位）10Z-P、Z - v、Z- v4 P关系曲线 第二个 v4 P 最大值的水位 整治水位在没有比降资料的基本

4、站上仍可使用。11三、整治线宽度整治水位时的河面宽度整治线及其宽度示意图 12整治线宽度的确定了整治建筑物（丁坝）的长度， 由此影响着整治工程数量和工程投资的大小。 整治线宽度大小影响束水冲刷作用的强弱。 确定整治线宽度的方法： 经验法：参考优良河段法、河相关系法、实测河宽水深分析法 理论计算方法：水力学方法、输沙平衡方法 13（一）经验法1、参考优良河段法 根据调查和河道地形图，寻找与被整治浅滩具有相似的 水文、泥沙及河床地质条件的优良河段。 选取若干个具有代表性的优良断面并绘制其断面图， 在图上直接量取整治水位时的自然河宽， 取多个断面的平均值为浅滩的整治线宽度。优良河段断面图 142、河

5、相关系法首先寻找优良河断面的河相关系式，然后根据浅滩的整治要求，用河相关系式计算该浅滩的整治线宽度。具体做法：（1）绘制各优良河段的横断面图，计算 B 整治水位时的河宽，H 断面平均水深，H 航道边缘水深。优良河段断面图15（2）在双对数纸上点绘B1/2 H H的相关线，在相关线上求得截距为A，斜率为m，则相关线的方程为 河相关系式B 整治水位时的河宽H 断面平均水深mAHHB/2/116优良断面H-H 相关曲线 （3）点绘优良断面在整治水位时的 H-H 相关曲线。（4）根据浅滩的整治要求，由 H 查 H- H 相关曲线得H ，再代入河相关系式，计算得到的B就是所求得整治线宽度。173、实测河

6、宽水深法 一般在稳定的河段上，河床形态与河流动力存在一定的函数关系，也就是说在一定的地质条件和来水来沙相互作用下，存在一定的宽深比关系。18代表断面宽、深示意图 对整治河流按条件相似划分成若干河段，依据枯水期的实测河道地形图分别在深槽和浅滩河段上取若干有代表性的断面，量取不同整治超高值（ A ）时的河面宽度（ B ）和在设计水位下的航道边缘水深（ h ）。19整治线宽度与航深相关图将同一整治超高值（ A ）的（ B ，h ）点绘相关图，并绘制下包线，最后确定整治线宽度。不同的A可获得不同的B 。综合分析论证后，可在（ A ， B ）中选取一组最佳的整治水位和整治线宽度作为设计依据。20（二）理

7、论计算方法1、水力学方法联解：213522JHnQB改写成：航道整治工程技术规范推荐的水力学计算公式BHvQ 2/13/2)/1 (JHnv 21水力学方法基本假定： 整治水位时整治前后的Q、n、J相同，不考虑泥沙因素 。B2、H2为未知数定值2135JnQBH22(Bb)相关曲线相关曲线 HH认为整治以后的枯水断面形态和优良河段的断面形态相似水深改正系数H整治水位下的断面平均水深H 整治水位下的航道边缘设计水深232、输沙平衡方法浅滩上的输沙达到平衡状态时，整治前后浅滩断面的输沙率相等相等。21ssGG（1)底沙造床为主沙莫夫推移质输沙率公式：BHdvvvvvKdGHHH4/133/211H

8、v止动流速，6/13/183. 3HdvH24为了计算方便，将式中 改写为：1HvvmHHvvvv1式中指数式中指数m值的确定：值的确定： 根据对数纸上的 的相关线确定。HHvvvv12111212YYHHQQBB上式就是以底沙造床为主的整治线宽度计算公式25（2)悬沙造床为主3/411213/4211212HQHQBHQHQBB上式就是以悬沙造床为主的整治线宽度计算公式（3）应用整治线宽度计算公式时， 一般在以下几种情况应考虑流量的变化： 在非通航汊道内建坝或在分流段建挑流坝作为分流工程后， 两汊的分流比会发生变化； 在通航汊道内建整治建筑物后，改变了汊道内的阻力， 也会使两汊分流比发生变化

9、； 在山区少沙河流上，坝体渗流较大，一部分流量从坝田流出， 使整治线范围内的流量有所减少。26(三) 规范推荐的输沙平衡计算公式航道整治工程技术规范（JTJ312-98）推荐的 输沙平衡方法计算公式的基本形式如下：YHHKBB112水深改正系数，一般在 0.7 0.9 之间选取；H整治水位下的航道边缘水深，可用式HHA计算， 其中H为航道标准水深，A为整治超高值。27四、整治水位和整治线宽度的调整（一）调整原因、没有正确反映在水位的降落过程中水流对浅滩演变的作用。 、推导公式过程中的某些假定和简化与实际情况不符。、按计算公式求得的整治水位和整治线宽度， 它们之间的最优组合不清楚。28（二）调整方法整治水位的调整：一般参照汛后浅滩河床明显冲刷时的水位或与第二造床流量相应的水位，并与本河流的整治经验相互验证。整治线宽度的调整：先求出理论宽度，再与本河流的整治经验校核调整，或直接应用本河流的经验公式计算。29思考题：1、设计水位包括哪些方面？确定浅滩设计水位的方法有哪些？2、整治水位、造床流量的概念，如何确定整治水位？ 3、解释整治线，整治线宽度，确定整治线宽度的方法有哪些？各方法计算整治线宽度的原理及步骤。