航道整治課程設(shè)計(jì)--

1、某淺灘航道整治課程設(shè)計(jì)說明書治課程設(shè)計(jì)說明書班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師目錄1. 灘險(xiǎn)概況及整治方案 2. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定和推算2.1. 設(shè)計(jì)水位2.2. 淺灘基本水尺設(shè)計(jì)水位 2.3. 其它水尺設(shè)計(jì)水位 2.4. 用比降法確定各斷面的設(shè)計(jì)水位 2.5. 床沙粒徑的確定2.6. 斷面I、n和斷面n、ni之間的河床糙率 3. 整治工禾設(shè)計(jì)3.1. 整治線寬度計(jì)算3.2. 整治線的布置3.3. 整治建筑物的布置 3.4. 擒槽的確定4. 水力1f算4.1. 航道的沖刷校核確定計(jì)算橫斷面11確定各計(jì)算斷面水面曲線 繪制水流平面圖 流速比較 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2. 設(shè)計(jì)水位時(shí)松槽穩(wěn)定性校核 5. 5的縱橫

2、斷面的設(shè)tf和工程量計(jì)算 5.1. 材料選用及粒徑確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。眨丁切的斷面尺寸5.3. 壩根的保護(hù)5.4. 壩頭處理5.5. 丁切切基處理5.6. 丁壩壩面的防護(hù)措施 6. 松槽縱橫斷面設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算 1 .灘險(xiǎn)概況及整治方案該淺灘為平原河流順直河段上的過渡段沙質(zhì)淺灘，因?yàn)樯嫌斡幸唤闹轎, 導(dǎo)致上游水流分漢形成分漢河道，洪水期來自上游的大量泥沙淤積在漢道出口兩水流交匯處，在退水時(shí)又不能被水流全部帶走，因此在枯水期形成礙航淺灘。能滿足航深要求的上、下深槽寬而淺， 且水深相差不大，曲率甚小，但經(jīng)多年觀察，深槽仍然變化不大，基本穩(wěn)定；上、下邊灘低 坦，過渡段河面寬闊，水流分散。采取整

3、治（筑壩）和疏浚相結(jié)合的工程措施進(jìn)行整治。其具體整治措施為：沿溪線布置挖槽，吸引水流，增加航深；兩岸用對(duì)口丁壩束窄過渡段河面寬度，抬高邊灘，穩(wěn)固中、枯 水河槽及其主流方向，加大流速，提高水流輸沙能力，確保挖槽穩(wěn)定。2 .設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定和推算2.1. 設(shè)計(jì)水位由1963年長(zhǎng)江上游某基站日平均水位表得 1963年水位保證率曲線計(jì)算表:1963年水位累計(jì)頻率計(jì)算表（表1）序 號(hào)水位區(qū)間出現(xiàn)次數(shù)次數(shù)保證率（為序 號(hào)水位區(qū)間出現(xiàn)次數(shù)次數(shù)保證率 （%136.60-36.79110.272032.80-32.9984813.15236.40-36.59010.272132.60-32.79115916.16

4、336.20-36.39010.272232.40-32.59137219.73436.00-36.19120.552332.20-32.3998122.19535.80-35.99130.822432.00-32.19109124.93635.60-35.79030.822531.80-31.991310428.49735.40-35.59030.822631.60-31.791612032.88835.20-35.39141.12731.40-31.591913938.08935.00-35.19371.922831.20-31.391915843.291034.80-34.99182.1

5、92931.00-31.193118951.781134.60-34.79192.473030.90-30.991620556.161234.40-34.593123.293130.80-30.891722260.821334.20-34.394164.383230.70-30.792224466.851434.00-34.193195.213330.60-30.692226672.881533.80-33.992215.753430.50-30.591428076.711633.60-33.795267.123530.40-30.492230282.741733.40-33.593297.9

6、53630.30-30.394434694.791833.20-33.394339.043730.20-30.291235898.081933.00-33.1974010.963830.10-30.197365100在該曲線上可找得 1963年保證率為95%的水位為30.29m。根據(jù)1955年到1974年的水文資料可得表 2,作出累計(jì)頻率曲線并按P-III型曲線“求矩適線法”配線（圖2）,可得到當(dāng)Cs=3Cv時(shí)，理論曲線與實(shí)測(cè)點(diǎn)的擬合程度最好，所以取 保證率為95%的水位為30.2m,即為基站的設(shè)計(jì)水位。某水位站保證率為95%勺水位累計(jì)頻率計(jì)算表（表2）序號(hào)按大小排 列年份保證率為P=95%

7、的水位（m）最枯水位起y （nr）K=y/y*K-1(K-1)A2P=m/(n+1)*100%1197031.051.231.980.980.964.762197330.91.081.740.740.559.523196230.780.961.550.550.314.294196130.740.921.480.480.2319.055196830.670.851.370.370.1423.816196930.660.841.350.350.1228.577196030.60.781.260.260.0733.338196430.460.641.030.03038.19195530.40.580

8、.93-0.07042.8610195930.380.560.9-0.10.0147.6211196730.380.560.9-0.10.0152.3812197430.350.530.85-0.150.0257.1413196330.290.470.76-0.240.0661.914195630.260.440.71-0.290.0866.6715195730.260.440.71-0.290.0871.4316196530.260.440.71-0.290.0876.1917197230.230.410.66-0.340.1280.9518195830.170.350.56-0.440.1

9、985.7119197130.140.320.52-0.480.2390.4820196629.840.020.03-0.970.9495.24平均30.4410.621合計(jì)6.66E-164.19按P-III型曲線配線時(shí)，其理論計(jì)算表如表3,其中p根據(jù)CV和CS的值查表所得，而Kp 1 Cv p, Zp 0.621Kp 29.82 p p p理論累計(jì)頻率計(jì)算表（表 3） Cv=0.4696Cs=2CvCs=3CvCs=4Cvp(%)p1Kp1Zp1p2Kp2Zp2p3Kp3Zp30.015.823.7332.146.874.2332.457.984.7532.770.14.4453.0931

10、.745.093.3931.935.773.7132.1212.9832.431.313.272.5431.43.552.6731.4851.8681.8830.991.941.9131.011.991.9331.02101.341.6330.831.331.6230.831.311.6230.8350-0.3540.8330.34-0.220.930.38-0.290.8630.3575-0.730.6630.23-0.730.6630.23-0.720.6630.2390-1.1420.4630.11-1.040.5130.14-0.920.5730.1795-1.3380.3730.05

11、-1.170.4530.1-0.980.5430.1699-1.6330.2329.96-1.320.3830.06-1.040.5130.142.2. 淺灘基本水尺設(shè)計(jì)水位基站與淺灘的相關(guān)計(jì)算表如下表4,并以此為依據(jù)推求表示淺灘設(shè)計(jì)水位與基站設(shè)計(jì)水位的相關(guān)關(guān)系的回歸方程，即水位相關(guān)法?；竞蜏\灘水位相關(guān)計(jì)算表（表 4）項(xiàng)次基站x淺灘yx-x*y-y*(x-x*)A2(y-y*F2(x-x*)(y-y*)132.2831.350.40.570.160.320.23232.6731.610.790.830.620.690.66333.1232.281.241.51.542.251.86433.2

12、232.611.341.831.83.352.45533.0532.271.171.491.372.221.74632.8131.840.931.060.861.120.99732.5831.750.70.970.490.940.68832.3331.290.450.510.20.260.23932.2131.150.330.370.110.140.121032.1130.920.230.140.050.020.03113230.850.120.070.0100.011231.9530.820.070.040001331.8830.78000001431.8430.7-0.04-0.0800.

13、0101531.8130.64-0.07-0.1400.020.011631.830.55-0.08-0.230.010.050.021731.7630.53-0.12-0.250.010.060.031830.730.44-1.18-0.341.390.120.41931.5830.37-0.3-0.410.090.170.122031.5630.32-0.32-0.460.10.210.152131.5430.3-0.34-0.480.120.230.162231.530.27-0.38-0.510.140.260.192331.4430.2-0.44-0.580.190.340.2624

14、31.430.18-0.48-0.60.230.360.292531.3430.1-0.54-0.680.290.460.372630.8229.42-1.06-1.361.121.851.442730.829.39-1.08-1.391.171.931.52830.7629.35-1.12-1.431.252.041.62931.6330.42-0.25-0.360.060.130.09總計(jì)924.49892.7-0.030.0813.3819.5515.63平均值31.8830.78根據(jù)上表中數(shù)據(jù)，首先計(jì)算均方差相關(guān)系數(shù)為：顯著水平檢驗(yàn)：n=29, n-2=27,顯著水平”取0.01,查表

15、得丫。 0.4640,因?yàn)檠?0.9649 丫 0.4640 ,故丫是顯著的，可進(jìn)行相關(guān)分析計(jì)算，關(guān)系是密切的。計(jì)算回歸系數(shù)：建立y倚x的回歸方程：因基站設(shè)計(jì)水位為 30.2m，代入上述回歸方程得淺灘設(shè)計(jì)水位為2.3. 其它水尺設(shè)計(jì)水位根據(jù)資料提供的三組數(shù)據(jù)列表計(jì)算如表5,該表是根據(jù)各水尺與基本水尺相關(guān)水位資料用“瞬時(shí)水位法”推求而得。其它水尺設(shè)計(jì)水位計(jì)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與基本水尺水位差 平均值0.160.230.05設(shè)計(jì)水位

16、28.9929.0628.8828.832.4. 用比降法確定各斷面的設(shè)計(jì)水位當(dāng)上下游兩水文站之間的水面比降不太均勻時(shí)采用如下公式以水尺2和水尺4計(jì)算，有所以斷面I、n、出的設(shè)計(jì)水位分別為2.5. 床沙粒徑的確定根據(jù)提供的資料列出床沙粒徑級(jí)配表(表6):淺灘梢沙粒徑級(jí)配表(表6)篩孔直徑(mrm篩內(nèi)泥沙重量 (g)小于某粒徑的沙重 (g)小于某粒徑的沙重占總重的百分比(%)70563.05100545.04518.0192322.52495.4988211.26484.2386139.41444.82790.533.78411.04730.25101.34309.7550.1197.05112

17、.6520.010.05112.6500列表計(jì)算床沙粒徑的加權(quán)平均值(表7),得dcp 0.987mm。加權(quán)平均粒徑計(jì)算表(7)篩孔直徑(mm平均粒徑d (mm各組沙重量(g)各組沙重百分比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加權(quán)平均粒徑(mm)0.9872.6. 斷面I、n和斷面n、田之間的河床糙率基站設(shè)計(jì)水位：30.43基站整治水位：30

18、.2 1.0 31.2m2整治流量：Q 504 31.2 15060 664.8m2/s繪圖水位：29.55m淺灘整治水位： 28.83 1.0 29.83現(xiàn)給定斷面I、n、出在整治水位時(shí)的過水?dāng)嗝婷娣e分別為：A 1311 m2A 1261 m2A1333m2m給定斷面i、n和斷面n、出之間的距離分別為：l12528.2 ml339.8 m23,河道為寬淺河道,B Bn Bm693 . 5 m給定水面寬度則 B 氏 Bw 6935m糙率的計(jì)算公式如下：根據(jù)上述公式計(jì)算得斷面i、 n和斷面n、出之間的糙率分別為:n12 0.03571n230.0381112，所以，河床糙率為：3. 整治工程設(shè)計(jì)

19、3.1. 整治線寬度計(jì)算1）水力學(xué)法：2）輸沙平衡法：所以，有則所以，整治線寬度B2492m 。綜合水力學(xué)法和輸沙平衡法的計(jì)算結(jié)果，取整治線寬度B 2486m 。3.2. 整治線的布置根據(jù)上述計(jì)算有淺灘設(shè)計(jì)水位為28.83m,而繪圖水位為29.55m,因此，在圖上勾勒出設(shè)計(jì)水位時(shí)礙航的淺灘，即水深小于1.5+29.55-28.83=2.22m 的等深線。作出從上深槽到下深槽的深泓線， 然后根據(jù)該深泓線的走向并以其為中線布置出寬度為 500m 的整治線， 且左岸整治線上游與江心洲尾相連接。3.3. 整治建筑物的布置按從上至下的順序布置兩岸丁壩。 第一座丁壩宜在水深稍淺或適航的斷面上， 壩間距按前

20、壩投影長(zhǎng)度的 1 2 倍確定，各壩按從上至下、左單右雙 （面向下游分左右）的習(xí)慣編號(hào)。3.4. 挖槽的確定將溪線修直作挖槽軸線并繪出挖槽平面布置圖， 在淺灘上段、 中段和下段垂直溪線點(diǎn)繪挖槽斷面（以整治線為邊線） ，計(jì)算挖槽水深。取與設(shè)計(jì)航深相近或稍深的計(jì)算值作挖槽設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)水位時(shí)， 淺灘上整治線寬度范圍內(nèi)的過水?dāng)嗝?（在水深最小處選取， 且斷面垂直于整治線）面積A （435.5m2 。所以挖槽前平均水深取Bn60m時(shí)挖槽后設(shè)計(jì)水位下的水深取Bn80m時(shí)挖槽后設(shè)計(jì)水位下的水深 對(duì)上述兩種情況進(jìn)行比較：(1)兩種情況下的Km值均大于1,均滿足挖槽設(shè)計(jì)要求(2)設(shè)計(jì)水位下的通航水深 t 1.5

21、m ,當(dāng)hn 2.09m時(shí)，與之較接近(3)對(duì)兩種情況的挖槽工程量進(jìn)行估算，可得到當(dāng)Bn 60m時(shí)，工程量相對(duì)較小根據(jù)以上分析，取挖槽寬度Bn 60 m,挖槽水深hn 2.245m比較合理。繪圖水位時(shí)的挖槽水深為 h 2.245 29.55 28.83 2.965m4.水力計(jì)算4.1. 航道的沖刷校核4.1.1. 確定計(jì)算橫斷面取每一丁壩壩頭斷面為計(jì)算斷面。根據(jù)丁壩布置的平面圖可得2號(hào)和3號(hào)丁壩壩頭在同一斷面上，因此，所取的計(jì)算斷面共有三個(gè)。4.1.2. 確定各計(jì)算斷面水面曲線淺灘河段修筑丁壩后，水面將發(fā)生變化，丁壩上游水位雍高， 丁壩處水面比降增大，雍水高度按如下公式計(jì)算：AZ1AZ2AZ3

22、LI斷面1斷面2斷面3整治水位時(shí)各丁壩壩頭斷面的過水?dāng)鄦輨t典智t吏曼(圖伴上求出各斷面的平均水深如 B口 986.5H1512.5H21015.5各丁壩的雍水高度計(jì)算如下:根據(jù)上述計(jì)算調(diào)整整治水位，各丁壩壩頭頂高程分別為4.1.3. 繪制水流平面圖按“累積流量法”繪制水流平面圖，其具體步驟如下:根據(jù)地形圖確定計(jì)算斷面，即為(1)中所確定的計(jì)算斷面；根據(jù)地形變化折點(diǎn)或平均將各斷面沿河寬分成8個(gè)試算流帶；按biH；3計(jì)算各試算流帶的條件流量，累加得到累積條件流量。 以河寬為橫坐標(biāo)，累積流量為縱坐標(biāo)，繪累積條件流量分布曲線。累積條件流量在右岸為零，在左岸為其總和；按7個(gè)流帶等分累積條件總流量，從各分

23、點(diǎn)作水平線與累積條件流量曲線相交，再將各交點(diǎn)投影到斷面的水面上，得各條件流帶的寬度與分界點(diǎn)；校核各條件流帶的條件流量是否相等，若不等，將流帶寬度略作調(diào)整，重復(fù)計(jì)算，直至各流帶條件流量的誤差小于土 5%為止。在調(diào)整各流帶寬度 bi可根據(jù)流帶的平均條件流量 (bH，)pj按下式近似估算：(表8表10)以平順曲線連接河道各斷面各流帶相應(yīng)的分界點(diǎn)，得水流平面圖;.437U5873 £721654值日4 D0.537(X571i 5=.1口3565.403斷面二格子號(hào)數(shù)12345678格子寬b(m)62.62562.62562.62562.62562.62562.62562.62562.625

24、格子深H(m)2.2172.1512.2282.2822.5231.8161.3491.280格子計(jì)算深H(m)2.4672.4012.4782.5322.7732.0661.5991.530282.063269.601284.192294.588342.747209.856136.898127.254282.063551.664835.8561130.4441473.1911683.0471819.9451947.199流帶寬58.94061.81058.74056.50057.08073.590134.480流帶深2.1972.1502.2202.2792.2241.9471.365流帶計(jì)

25、算深2.4472.4002.4702.5292.4742.1971.615261.870265.907265.094265.211258.287273.240298.949144.226148.344145.088142.889141.216161.677217.185流帶平均流速0.6580.6400.6540.6640.6720.5870.437格子號(hào)數(shù)1.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000格子寬b(m)62.62562.62562.62562.62562.62562.62562.62562.625格子深H(m)1.8021.9811.9371.9

26、511.7851.9472.2352.416格子計(jì)算深H(m)2.0522.2312.1872.2012.0352.1972.4852.666207.539 238.539 23C.773 233.216204.659232.527285.507321.016207.539 446.078 676.851 910.067 1114.725 1347.2521632.759 1953.775流帶竟b(m)82.59074.70075.79084.06072.16058.78052.810流帶深H(m)1.8361.9381.9451.8531.9812.2592.454流帶計(jì)算深H(m)2.08

27、62.1882.1952.1032.2312.5092.704281.302 275.494 280.954 290.175274.857272.328277.147172.283 163.444 166.359 176.778160.989147.479142.798流帶平均流速0.5510.5810.5710.5370.5900.6440.665斷面1 (表8)斷面2 (表9)格子號(hào)數(shù)12345678格子寬b(m) 157.557.557.557.557.557.557.557.5格子深H(m)1.5661.7322.0092.5902.6052.5092.3312.800格子計(jì)算深H(m

28、)1.8161.9822.2592.8402.8552.7592.5813.050155.4179.8223.6336.5330.39312.05279.22369.43230318485308155.4335.2558.8895.31225.71537.81817.02186.42325439085385895流帶竟b(m)104.23073.87048.81048.35050.68055.69078.290流帶深H(m)1.6372.0292.5572.6372.5102.4201.932流帶計(jì)算深H(m)1.8872.2792.8072.8872.7602.6702.182300.329

29、1.5272.7282.9275.24286.19287.4091650193313196.6168.3137.0139.5139.87148.69170.8282501086729流帶平均流速0.4830.5650.6940.6810.6790.6390.556斷面3 (表10)斷面1斷面2斷面34.1.4. 流速比較計(jì)算各個(gè)橫斷面航道范圍內(nèi)各個(gè)流帶床沙的起動(dòng)流速并與該流束的平均流速比較，從而判斷整治水位時(shí)航道是否沖刷，以及整治線寬度是否合適。啟動(dòng)流速計(jì)算公式如下：列表計(jì)算各斷面在整治水位時(shí)的平均流速和泥沙的啟動(dòng)流速(表11)。根據(jù)該表計(jì)算結(jié)果可以得到各斷面的平均流速均大于其泥沙的啟動(dòng)流速，

30、且隨水流方向依次增大，各斷面 . 滿足也在1.11.3之間，所以，整治水位時(shí)航道滿足沖刷要求，整治線寬 度適宜。各斷面流速計(jì)算表(表11)斷面編號(hào)123流帶寬(m)流速(m)流帶寬(m)流速(m)流帶寬(m)流速(m)58.940.6682.590.551104.230.4861.810.64174.700.58173.870.5658.740.6575.790.57148.810.6956.500.6684.060.53748.350.6857.080.6772.160.59050.680.6873.590.5958.780.64455.690.64134.480.4452.810.6657

31、8.290.56加權(quán)平均流速0.590.580.59啟動(dòng)流速0.510.510.524.2. 設(shè)計(jì)水位時(shí)挖槽穩(wěn)定性校核根據(jù)公式，可求得開挖前挖槽范圍內(nèi)平均流速: 式中：為施挖前挖槽范圍內(nèi)平均水深施挖后挖槽內(nèi)的平均流速Vn：式中：hn為平均開挖深度；An為開挖斷面面積令施挖后挖槽范圍內(nèi)平均流速增大倍數(shù)為 Km,則:開挖前挖槽范圍內(nèi)平均流速:斷面B m b1-1693.513110.87126.33474680.930.342-2693.512610.87126.33447790.930.363-3693.513330.87126.33486680.930.33開挖后挖槽中的平均流速:斷面1-18

32、2.441.3740.0631.742.570.802-282.441.3740.0651.722.570.803-382.441.3740.0621.542.570.80上式計(jì)算成果表明：挖槽范圍內(nèi)開挖后的流速均大于開挖前的流速，基本滿足穩(wěn) 定校核中提出的流速要求。5 .壩的縱橫斷面的設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算按拋石壩設(shè)計(jì)。利用塊石拋筑丁壩，一般平原河流中多用直徑小于 0.5m的石塊， 每塊重量通常小于1470N ,以適應(yīng)機(jī)械化較低時(shí)用人工拋筑，但在流急的山區(qū)河 流，有涌潮的河口或受風(fēng)浪作用的海堤工程， 石塊應(yīng)大些，如川江上拋筑的塊石 有達(dá)數(shù)噸重的。拋石丁壩的一些要求如下：5.1. 材料選用及粒徑確定

33、拋石壩的石質(zhì)，要選未風(fēng)化的不溶與水的巖石，忌用頁巖和疏松的礫巖等。一般 多用花崗巖、砂巖、玄武巖和石灰?guī)r。塊石應(yīng)具有合理的級(jí)配，壩深不宜采用片 狀石，壩體應(yīng)按設(shè)計(jì)要求嵌砌牢固。5.2. 丁壩的斷面尺寸實(shí)體丁壩橫斷面多呈梯形。壩頂寬一般采用 1.02.0m,川江上寬達(dá)4.0m左右。 施工機(jī)具是確定頂寬的重要因素。為使拋石丁壩的壩身穩(wěn)定，總是將上下游面做成一定邊坡，一般上游坡面為1:11:1.5,下游坡面為1:1.51:2.5左右。為了防止丁壩全部長(zhǎng)度驟然同時(shí)過水， 而引起河床的急劇變化， 應(yīng)將丁壩設(shè)計(jì)成斜向河心的縱坡。 試驗(yàn)證明， 有縱坡的丁壩較平頂?shù)亩慰梢詼p輕壩根附近的沖刷。縱坡的大小，決定于壩長(zhǎng)和與丁壩相接的河岸高度，一般為 1:1001:300,為使丁壩在較大范圍的水位下起作用， 也可以設(shè)計(jì)成兩個(gè)以上的縱坡， 壩頭部分較緩，壩身中段次之，近岸部分較陡。5.3. 壩根的保護(hù)為了防止中、洪水位時(shí)水流沖刷河岸，切斷壩根，要做好壩根與河岸的銜接。在壩根與河岸坡面連接段， 根據(jù)岸坡的地形， 采取壩頂縱坡， 緊靠壩根上下游河岸，各建一定長(zhǎng)度的護(hù)岸。其長(zhǎng)度視土質(zhì)、流速、壩