长沙理工大学港航专业航道整治课程设计

目录

一、滩险概况 (1)

二、险滩成因及整治方案 (2)

三、设计标准的确定和推算 (2)

附图1：床沙粒径级配曲线图 (8)

四、整治建筑物的布置 (9)

附图2：整治线宽度和整治水位计算图 (10)

五、水力计算及结论 (11)

附图13

附图414

附图15

附图16

六、施工建议和要求 (18)

七、工程量计算 (19)

附图720 参考文献资料 (21)

一、滩险概况

该浅滩位于湘江湘钢附近，河床属于沙质，河宽为600～700m，一般枯水期水深较浅，妨碍航行。

该浅滩属正常浅滩，上边滩较高，下边滩较低，边滩与深槽相互对应分布，上、下深槽相互对峙而不交错，它的两侧具有较高的边滩。上、下深槽在平面上相互交错，下深槽的上端（倒套）窄而深，边滩较低，横向漫滩水流强烈，浅滩脊宽浅，鞍凹斜窄，浅滩冲淤变化较大。

该浅滩右岸有一钢铁厂，需要取水，故要求整治时不封死右边滩，预留水道，设计水位时分流量不小于15m 3/s。中枯水期，水流向上深槽漫越上沙咀流向下深槽，形成扇形水流，水流分散，水深不足，严重影响航行，需要整治。

二、险滩成因及整治方案

该浅滩形成的原因是多方面的，但主要是水流分散，边滩较低，导致水流归槽时间迟，由于上边滩较高，水流到达过渡段后，下边滩较低，河面比上面宽，使水流流速减小，挟沙能力减弱，形成淤积。横向漫滩水流比较强烈，浅滩脊宽浅，鞍凹不明显，浅滩冲於变化较大。

根据浅滩成因可知，滩险形成的主要原因是河面过宽，边滩低，故应针对这些因素采取相应的措施，制定整治方案如下：束窄河面，加高下边滩，使流速增大，形成对浅滩的冲刷。采取这些措施后，可使中枯水位时，水流归槽早，冲刷时间增加。

具体实施方案如下：左边沿整治线布置一顺坝，起到引导水流、束狭河床的作用。考虑到右岸有钢铁厂取水需要，故整治河段应设计成人工分汊河段，而且在设计水位时右汊分流量应不小于15m3/s，因此须在右岸岸边预留水道河面宽度；再在河中修筑丁坝，使水流集中，流速增大，达到冲刷目的，同时也满足了钢铁厂的取水要求。主航道整治线宽度可按总的整治线宽度减去预留水道河面宽度确定。

三、设计标准的确定和推算

（一）航道基本尺度确定：

I航道水深：

航道标准水深包括船舶的标准吃水和富余水深，即H=T+ΔH

式中：H——航道水深（m） T——船舶吃水（m）ΔH——富余水深（m）

取T=1.62m ，H=T+ΔΔd按沙质河床浅滩考虑，触底安全

富余量Δd=0.4m

船舶航行下沉量Δ27.1428m/s

查表采用内插法求得m=0.00158 v取20km/h ，即取5.56m/s

0.877 Δ

则航道水深H=2.07m

II直线航道宽度：

采用双向航道，①

式中：B——航道宽度；

b——船队宽度；

L——船队长度；

α——漂角；

取b=9.8m L=70m 由于湘江主要为Ⅲ级与Ⅳ级航道，按Ⅰ级至Ⅳ级航道的漂角选用3°

式中：b′——会船的两船队宽度的平均值，取9.8m

②

③

将②③式代入①式得：（m）

（二）浅滩设计水位确定及浅滩床沙分析：

I浅滩设计水位确定

浅滩上游设有基本水文站，并收集到有浅滩基本水尺与基本水文站的同步水位观测资料，根据这些资料，采用水位相关法确定浅滩设计水位，过程如下：

表1 某年枯水期浅滩基本水位与基本水文站水位相关计算表

- 2-

根据上表计算相关系数并检验，首先计算均方差：

0.86

0.66

然后计算相关系数：

0.99

显著水平检验：n=29，n-2=27；显著水平α取0.01，查《工程水文学》教材表4-8

因为γ=0.99=0.4687，故γ是显著的，可以进行相关分析计算，关系是密切的。建立回归方程，首先计算回归系数：

建立y倚x的回归方程：（x-即y-31.92=0.76（x-30.80）得到水位相关方程为：y=0.76x+8.51

根据回归方程插补延长y系列得到水位相关图如下图1：

图1 基本站与浅滩水位相关图

由于上游基本水文站设计水位为30.40m，以y=30.40代入④式得：

30.40=0.76x+8.51 解得x=28.80m

再由浅滩设计水位推求整治水位。

根据经验数值法，有整治水位超高值

根据该河段整治航道经验有a：0.8m～1.5m 可取a=1.0，则有：

II浅滩床沙分析

以下表2为筛分资料统计表：

表2 泥沙筛分资料统计表

由浅滩沙样筛分资料可绘得浅滩泥沙级配曲线如附图1。

由附图1

（三）浅滩成因分析：

I分析浅滩的组成、特性、成因

在地形图上找出水深小于通航水深的区域，并圈之。从地形图所圈区域看出，该浅滩为正常浅滩。

①组成情况：边滩与深槽相互对应分布，上、下深槽相互对峙而不交错，它的两侧具有较高的边滩。

鞍凹明显，且宽度较小，顺直，鞍凹水深较大，航槽位置稳定，浅滩的冲淤变化不大。

②形态特征：上、下深槽在平面上相互交错，下深槽的上端（倒套）窄而深，边滩较低，横向漫滩

水流强烈，浅滩脊宽浅，鞍凹斜窄或无明显鞍凹，浅滩冲淤变化较大。

③水流特征：浅滩鞍凹轴线与各级水位下的水流方向夹角均较小，流路集中，过渡段长度适当，水

流平顺。

④浅滩成因：主要是水流分散，边滩较低，导致水流归槽时间迟，由于上边滩较高，水流到达过

渡段后，下边滩较低，河面比上面宽，使水流流速减小，挟沙能力减弱，形成淤积。横向漫滩水

流比较强烈，浅滩脊宽浅，鞍凹不明显，浅滩冲於变化较大。

II确定整治措施

根据浅滩成因，即是因为河面宽、边滩低而形成的，所以根据以上原因确定整治方案：束窄河面，加深下边滩，使水流流速增大，形成对浅滩的冲刷，这样整治可使中、枯水时水流归槽，冲刷时间增加。

具体情况是：考虑左边用顺坝引导水流，束窄河面。右边考虑到钢铁厂取水，而且在设计水位时河面宽不小于50m，水流量不小于15m3/s，所以在河中间修筑丁坝，使水流集中，流速增大，达到冲刷目的，同时也满足钢铁厂的取水要求。

四、整治建筑物的布置

I确定整治水位和整治线宽度

在地形图上选用Ⅱ-Ⅱ断面，绘得该断面断面图如附图2。

采用“流速控制法”确定整治水位和整治线宽度：