湘江楊梅灘航道整治課程設(shè)計

1、航道整治課程設(shè)計任務(wù)書和指導(dǎo)書一、設(shè)計目的航道整治課程設(shè)計是將航道整治、工程水文學(xué)、水力學(xué)和河流動力學(xué)等課程所學(xué)的理論知識系統(tǒng)地、有機地結(jié)合起來進行綜合鍛煉的過程，是學(xué)習(xí)航道整治課程的重要環(huán)節(jié)。通過這次課程設(shè)計，鞏固和提高同學(xué)們已學(xué)知識，初步掌握航道整治設(shè)計的基本內(nèi)容、步驟和方法，為今后從事航道整治工作奠定基礎(chǔ)。二、設(shè)計內(nèi)容航道灘險按河床質(zhì)可分為沙灘、卵石灘和石質(zhì)灘三大類；按礙航原因可分為淺灘、險灘和急灘三種。筑壩、疏浚是整治灘險的基本手段。灘險類型不同，整治手段也不同，當(dāng)然設(shè)計內(nèi)容也不完全相同，本次課程設(shè)計，系采用沙質(zhì)灘險的資料，基本上按沙質(zhì)灘險的設(shè)計內(nèi)容進行。但是，由于缺乏淺灘歷史演變資料

2、等原因，故這次課程設(shè)計不進行淺灘演變分析和工程概預(yù)算等。具體設(shè)計內(nèi)容如下：（一）淺灘設(shè)計水位確定及淺灘床沙分析1.淺灘設(shè)計水位確定淺灘上游和下游均設(shè)有水文站，選擇上游水文站為本灘設(shè)計的基本水文站，基本水文站設(shè)計水位已按通航保證率P=99%求出，并收集有淺灘基本水尺與基本水文站的同步水位觀測資料。根據(jù)這些資料，用水位相關(guān)法確定淺灘設(shè)計水位。要求求出回歸方程，算出淺灘設(shè)計水位。2.淺灘床沙分析計算、點繪淺灘床沙級配曲線（用半對數(shù)坐標(biāo)紙點繪），確定和，以便其他計算之用。（二）分析淺灘成因、確定整治原則1.分析淺灘的組成、特性、成因根據(jù)淺灘地形圖以及其他資料，分析淺灘的組成情況（例如上下邊灘、上下深槽

3、、尖潭、沱口、淺灘槽等），形態(tài)特征（例如邊灘的形態(tài)、高低、大小、尖潭與沱口的交錯情況，尖潭的發(fā)育情況，沱口的大小，過渡段河面的寬窄以及它們對水流泥沙可能產(chǎn)生什么影響等），水流特征等，從中找出引起淺灘淤積出淺的主要原因。2.確定整治原則針對引起該灘淤積出淺礙航的主要原因，闡明整治原則。整治原則是工程具體設(shè)計的前提，原則不明確，就無法作具體設(shè)計工作。（三）整治線規(guī)劃和整治建筑物的布置1.確定整治水位和整治線寬度用“流速控制法”（見教材P65-66），這種方法同時確定整治水位和整治線寬度。為方便教師評閱，計算斷面一律用圖中-斷面，根據(jù)該河段航道整治經(jīng)驗，整治水位超高值為0.8m1.5m。起動流速用，

4、止動流速用進行計算。2.布置整治線先勾出且修勻淺灘溪線作為整治線的參考軸線，并確定上下游主導(dǎo)河岸、控制點以及整治線的過渡起點和終點，用確定的整治線寬度（可根據(jù)計算值取整數(shù)，例如計算值為114米，可酌情取110米或120米），定出主導(dǎo)河岸各控制點對岸的相應(yīng)點，參考溪線線型徒手連接兩岸各點，再根據(jù)整治線的布置原則檢查之，無錯時，用規(guī)定線條修勻連接即成。本灘整治河段右岸因有碼頭、鋼鐵廠、電廠取水設(shè)施等，故整治河段應(yīng)設(shè)計成人工分汊河段；主航道整治線寬度可按總的整治線寬度減去預(yù)留水道河面寬度確定。3.整治建筑物布置整治線布置后，根據(jù)整治方案布置整治建筑物。布置整治建筑物的主要原則是：在滿足工程需要，即達

5、到整治目的的前提下，力求工程量最小?？紤]的主要因素是：各壩的具體位置，壩軸線與水流的交角以及各壩之間的相互關(guān)系等等。布置順序：通常自上游向下游布置，如果上游第一座壩為丁壩，則其壩頭位置宜在水深適航或稍淺的斷面上，不宜在最淺處。某座丁壩產(chǎn)生的收縮斷面位置，最好在淺灘最淺斷面處。各岸丁壩間距，可先按經(jīng)驗法確定，再用臨界距校核。各壩的主要作用，與水流的交角、間距等，應(yīng)在說明書中闡述清楚。（四）水力計算1.校核設(shè)計水位時右岸預(yù)留水道分流量根據(jù)設(shè)計要求，要求右汊分流量。分流量估算，可按下式估算：由于 （各汊落差）假設(shè)： （各汊糙率） （各汊長度）由以上各式可推得： 式中：；、-各控制斷面河面寬和平均水深

6、； m-控制斷面?zhèn)€數(shù)，本設(shè)計取丁壩斷面為控制斷面；、-各汊流量和總流量。2.計算整治水位時丁壩斷面流場（只要求計算一個丁壩）計算丁壩斷面流場并校核設(shè)計航道范圍內(nèi)（注意：并非全部整治線范圍內(nèi)）各流帶是否沖刷。，滿足沖刷條件，沖刷流速（沙莫夫公式）式中，-為第流帶平均流速。-為第流帶床沙沖刷流速（或大量泥沙起動流速）。 -用淺灘床沙之。 -整治前流帶平均水深。航道內(nèi)的流帶，可根據(jù)設(shè)計航道中心線和設(shè)計航寬在計算斷面上定出。本設(shè)計中，只要求校核，不滿足要求時，不要求返工。 根據(jù)丁壩斷面流場，還可校核整治線寬窄是否合適：各流帶流速稍大于沖刷流速，則整治線寬窄合適；各流帶流速過大于沖刷流速，則整治線過窄；

7、各流帶流速小于沖刷流速，則整治線過寬。在實際設(shè)計中，往往還需計算丁壩收縮斷面、擴散斷面以及設(shè)計水位時各特征斷面的流場，用以校核整治建筑物的布置和沖刷效果。本設(shè)計免做。其中，3.計算整治水位時某丁壩斷面平均流速，并校核沖刷效果要求（，整治水位時斷面床沙沖刷流速）。比值過大，則沖刷急烈；過小，則沖刷不足。4.沖刷厚度估算筑壩后流速增大，河床沖刷，沖刷厚度按下式估算：式中，-沖刷厚度。 -床沙中不可沖走泥沙的百分?jǐn)?shù)。 -系數(shù)，沖刷初期用0.25，沖刷后期用0.40。根據(jù)丁壩斷面整治水位時的，用沖刷流速公式反算求出能沖走的床沙粒徑，查床沙級配曲線可得P值，代入上式得值，因在沖刷過程中，斷面也逐漸擴大，

8、流速隨之減小，故偏大，再以擴大后的斷面平均流速和平均水深，算出值，取其平均值得，校核是否滿足設(shè)計航深要求（只要求校核，若不滿足不要求返工）。（五）整治建筑物縱橫斷面設(shè)計及工程量計算根據(jù)老師指定的某丁壩，按拋石壩設(shè)計，進行其縱橫斷面設(shè)計及工程量計算，進行該方面的設(shè)計鍛煉。橫斷面應(yīng)在圖上表示出壩的頂寬、上下游邊坡比、干砌壩面和拋石的結(jié)構(gòu)情況 ；縱斷面應(yīng)在圖上表示出壩的縱坡比、壩頭坡比、河底線、壩根與河岸的連接情況、高程示尺以及設(shè)計水位、整治水位等。工程量，按規(guī)定表式計算，且緊貼縱斷面設(shè)計圖的低部，用斷面法，根據(jù)地形的變化分段計算。（六）編寫設(shè)計說明書設(shè)計說明書通常包括以下內(nèi)容：1.灘險概況（例如地

9、理位置、淺灘及河段的主要特征，礙航原因及礙航程度，歷史整治情況等）2.灘險成因及整治原則3.設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的確定及推算（1）設(shè)計航道尺度及通航保證率（2）基站及灘險設(shè)計水位計算（3）整治水位及整治線寬度的計算確定4. 整治線及整治建筑物的布置5.水力計算及結(jié)論6.其他（例如施工建議及要求，整治效果估計等等）7.工程量及工程概算（本設(shè)計中不作概算）設(shè)計說明書應(yīng)簡煉，文字應(yīng)通順、工整，有關(guān)圖表（圖請用坐標(biāo)紙畫）應(yīng)編號附入相應(yīng)的內(nèi)容內(nèi)（大圖可以附在后面），在設(shè)計說明書的目錄中，還應(yīng)注明設(shè)計圖紙以及附圖，附表的名稱和份數(shù)。三、設(shè)計資料及主要規(guī)定（一）航道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1.通航保證率P=99%；2.航深1.4米，航

10、寬60米，最小彎曲半徑300米。（二）1：2000淺灘地形圖（三）水位、泥沙資料1.上游基本水文站低水位時水位流量相關(guān)方程：Q=504z-15060(m3/s)式中：z-基本水文站水位（米）。2. 某年枯水期淺灘基本水尺與基本水文站同步觀測水位資料見下表（單位：米）。上游基本水文站設(shè)計水位為30.20米。日期1.11.21.31.41.5基站32.2832.6733.1233.2233.05淺灘31.3531.6132.2832.6132.27日期1.61.71.81.91.10基站32.8132.5832.3832.2132.11淺灘31.8431.7531.2931.1530.92日期1.

11、111.121.131.141.15基站32.0031.9531.8831.8431.81淺灘30.8530.8230.7830.7030.64日期1.161.171.181.191.20基站31.8031.7631.7031.5831.56淺灘30.5530.5330.4430.3730.32日期1.211.221.231.241.25基站31.5431.5031.4431.4031.34淺灘30.3030.2730.2030.1830.10日期2.102.112.243.6基站30.8230.8030.7631.63淺灘29.4229.3929.3530.423.淺灘沙樣篩分資料篩孔直徑（

12、毫米）753210.50.250.10.05篩內(nèi)泥沙重量（克）045.0422.5211.2639.4133.78101.34197.05112.60（四）右岸預(yù)留水道要求因整治河段右岸有碼頭、鋼鐵廠、電廠取水設(shè)施，故需在右側(cè)預(yù)留水道（即在整治時需人工分汊，右岸河床不能被整治建筑物封死）。預(yù)留水道在設(shè)計水位時，流量不能少于15m3/s，預(yù)留寬度不小于50m。（五）其他有關(guān)規(guī)定1.丁壩斷面流速場以及工程量等，要求圖表合一進行計算，即在計算斷面底下，按規(guī)定表式列表計算。2.面向下游點繪計算斷面，圖的左端，為河道左岸，右端為河道右岸。3.壩的縱橫斷面設(shè)計，壩根一端放在圖紙的左端；壩的橫斷面設(shè)計，上游一邊在圖紙的左端。4.平面設(shè)計圖包括設(shè)計航道中心線，整治線和壩軸線。5.整治線用粗虛線表示，粗1.0毫米左右，線段長6毫米左右。平面設(shè)計圖上的壩軸線以及壩斷面設(shè)計圖上的壩面線，用粗實線表示，粗1.5毫米左右。設(shè)計航道中心線，用加箭頭的細點劃線表示，粗0.5毫米左右，線段長50毫米左右。計算斷面的河底線，用細的點劃線表示，線條中的“點”，表示地形點子的位置，河底線不能畫成曲線。水面線，用不粗于1毫米的實線表示。6.設(shè)計圖、表應(yīng)編號，且和設(shè)計說明書中所交代的圖、表號一致。7.其余有關(guān)規(guī)定，將在設(shè)計中交代。四、提交成果要求（一） 每個同學(xué)必須提交全部設(shè)計內(nèi)