第五章航道疏浚課件

1、第五章 航道疏浚v主要講解內(nèi)容 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 疏浚工程基本要求 第三節(jié) 潮汐河口挖槽設(shè)計 第四節(jié) 口外航道回淤估算及減淤 第一節(jié) 概述一 疏浚工程的任務(wù)及特點v疏浚工程：采用挖泥船或其他機具以及人工進行水下挖掘土石方的工程。v航道疏浚工程：通過調(diào)整河床邊界達到改善通航條件的工程措施。v主要任務(wù)： 1.開挖新的航道、港池、運河； 2.改善航道的航行條件，維護航道尺度，消除對船舶有影響的流態(tài)； 3.開挖碼頭、船塢、船閘、及其他水上建筑物的基槽； 4.與開挖相結(jié)合的吹填及疏浚物綜合利用工程。二 航道疏浚工程的分類v分類：基建性疏浚；維護性疏浚；臨時性疏浚。 基建性疏浚：為提高航道標準尺度，在

2、較長時期內(nèi)根本改善 航道通航條件而進行的疏浚。 維護性疏浚：為維持現(xiàn)有航道尺度而進行的經(jīng)常性疏浚。三 挖槽定線的基本原則 a 挖槽的方向與主流方向一致，特別是與底流方向一致。 b 挖槽應(yīng)通過淺灘鞍凹，并位于主流線上，挖槽進出口段應(yīng)與上下深槽平順連接。 c 挖槽在平面以直線或折線為宜，轉(zhuǎn)折處應(yīng)滿足彎曲半徑要求，并加大彎曲段挖槽寬度 d 在滿足航道尺度的條件下，挖槽斷面宜窄而深，以提高輸沙能力。 e 挖槽應(yīng)選擇最短路線，使挾沙路程短，泥沙不易淤積在挖槽內(nèi)，且工程量小。第二節(jié) 疏浚工程基本要求v一 拋泥區(qū)選擇 充分考慮河床穩(wěn)定要求、船舶航行要求及施工要求，并盡可能利用拋泥去加高邊灘或拋筑土堤，以導(dǎo)引

3、水流歸槽，或用于堵塞有害的倒套、串溝等。v疏浚土的處理 1.卸泥于岸上（陸上吹填工程） 2.水下卸泥v拋泥區(qū)選擇原則 1.疏浚土拋置后，不應(yīng)再回淤至挖槽或附近的航道 2.避免工、農(nóng)、漁生產(chǎn)地區(qū)選擇泥區(qū)，防止環(huán)境污染 3.應(yīng)有足夠的水深，使拋泥船能打開泥門正常拋泥 4.挖槽至拋泥區(qū)應(yīng)有安全航道可通 5.盡量使所拋泥沙有利于維護挖槽穩(wěn)定，改善航道 6.用邊拋泥法拋泥，應(yīng)盡量減少對挖槽及附近航道產(chǎn)生淤積二 挖槽斷面設(shè)計v主要確定：挖槽的寬度和深度，使其尺度滿足航行要求，并應(yīng)力求挖槽回淤小，挖槽較為穩(wěn)定。v基本要求：挖槽內(nèi)的縱向流速大于挖槽前的流速，并大于挖槽上游河段的流速，同時使挖槽內(nèi)的流速沿程逐漸

4、增大。353201bbUUKnm基本公式：挖槽內(nèi)平均流速挖槽前淺灘上平均流速挖槽基本要求：1mK最佳挖槽尺度公式：4 .06 .0max151.0bbK相對挖槽寬度相對挖槽深度三 挖槽土石方估算 挖槽的設(shè)計要求航道內(nèi)不允許出現(xiàn)淺點，即要求不出現(xiàn)負的偏差，挖槽實際開挖底槽和邊線均要求不小于設(shè)計槽底和設(shè)計挖槽邊線。v1.斷面積法v2.平均水深法四 疏浚工程機械的選擇 挖泥船機械式水力式直吸式挖泥船絞吸式挖泥船耙吸式挖泥船鏟斗式挖泥船抓斗式挖泥船鏈斗式挖泥船第三節(jié) 潮汐河口挖槽設(shè)計v一 河口挖槽選線v1.從航行條件出發(fā) 在開敞水域中航槽軸線應(yīng)盡可能與常遇風(fēng)、浪、流的合力方向平行。v2.從航槽的穩(wěn)定性

5、要求出發(fā) 挖槽方向應(yīng)盡可能與漲落潮的底流方向一致，有利于泥沙運行，減少疏浚工程量。v二 河口開敞水域疏浚拋泥方法 1.水下拋泥法 2.邊拋法 3.向岸邊吹填第四節(jié) 口外航道回淤估算及減淤v一 淤泥質(zhì)口外航道回淤估算v1.泥沙運動特性 灘面上的細顆粒泥沙受風(fēng)浪、潮流及風(fēng)吹流綜合等動力因素作用下被掀起懸浮于水中，并伴有水平方向的搬運；懸浮于海水中的泥沙顆粒，呈絮凝體下沉。v2.口外航道回淤機理 基本處于沖淤平衡狀態(tài)下的淤泥質(zhì)淺灘水域開挖航道后，由于航道中水深增大，水流挾沙能力降低，渾水橫越、順向航槽時，泥沙落淤，造成航道淤積。二 口外淺灘航道回淤的計算v1.風(fēng)浪要素的統(tǒng)計分析v2.風(fēng)吹流和潮流的合

6、成概化處理v3. 的確定v4.航道年回淤強度的計算 劉家駒公式（用于計算口外淤泥質(zhì)淺灘航道回淤強度）v三 口外航道減淤的工程措施 一般在挖槽兩側(cè)拋筑雙導(dǎo)堤，以束窄水流，沖刷航槽1K2Kcos1211sin1P 212123211011ddddKddKtS挖槽橫斷面示意圖0B0hnBnh0hnh設(shè)計最低通航水位高程平均開挖厚度挖槽邊坡系數(shù)航道標準寬度航道標準水深挖槽后河床高程第一節(jié)疏浚工程的任務(wù)及特點第一節(jié)疏浚工程的任務(wù)及特點采用挖泥船或其他機具以及人工進行水下挖掘土石方的工程。 1疏浚工程疏浚工程 （1）對于沙質(zhì)和沙卵石河床）對于沙質(zhì)和沙卵石河床：采用挖泥船挖除礙航的泥沙堆積物，增加航道水深。

7、 （2）對于石質(zhì)河床：）對于石質(zhì)河床：采用爆破的方法（常稱炸礁）炸除礙航的石嘴、石梁、孤石、巖盤等。 2在航道和港口工程中，疏浚的主要任務(wù)在航道和港口工程中，疏浚的主要任務(wù) 開挖新的航道、港池和運河； 改善航道的航行條件，維護航道尺度，消除對船舶有影響的流態(tài)； 開挖碼頭、船塢、船閘及其他水土建筑物的基槽； 與開挖相結(jié)合的吹填及疏浚物綜合利用工程。 秦皇島港吹填造地工程(完成疏浚及吹填工程量約3000萬m3，形成陸域400萬m2。) （1）通過疏浚，航道尺度即刻增加，通航條件即可改善，無需要大量的工程材料和人力；不會產(chǎn)生引起不良后果。 （2）疏浚方法不但常常被單獨使用，而且能與利用整治建筑物改善

8、航道的方法結(jié)合。 3疏浚的特點疏浚的特點4疏浚工程的主要問題疏浚工程的主要問題挖槽內(nèi)的泥沙淤積 ( (？) ) 基建性疏浚 維護性疏浚 臨時性疏浚 5航道疏浚工程分類航道疏浚工程分類 第二節(jié)挖槽定線及拋泥區(qū)選擇第二節(jié)挖槽定線及拋泥區(qū)選擇 1、挖槽的方向與主流方向交角不應(yīng)超過15。一、挖槽定線的基本原則一、挖槽定線的基本原則 2、挖槽應(yīng)通過淺灘凹鞍，并位于主流線上。3、挖槽在平面上常設(shè)計成直線，挖槽不可避免出現(xiàn)折線時，其轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)滿足要求，并適當加寬。4、在滿足航道尺度的條件下，挖槽斷面宜窄而深，不宜寬而淺。5、挖槽應(yīng)選擇最短線路。 6、考慮施工的可能性。 疏浚土的處理：陸上吹填二、拋泥區(qū)選擇二

9、、拋泥區(qū)選擇水下拋泥二、拋泥區(qū)選擇用邊拋法拋泥，應(yīng)慎重研究水流的流速、流向能否將邊拋的泥土帶出挖槽及航道之外，盡量減少對挖槽及附近航道產(chǎn)生淤積。 吸揚船14號二、拋泥區(qū)選擇二、拋泥區(qū)選擇1、航行要求：拋泥區(qū)應(yīng)選擇在不礙航處，如出口深槽、凸岸邊灘下部。 拋泥區(qū)選擇一般原則：拋泥區(qū)選擇一般原則：2、航道穩(wěn)定性要求：疏浚泥土拋置后，應(yīng)不回淤至挖槽或附近的航道。（1）下深槽沱口（2）抬高邊灘（3）不通航汊道3、施工要求：（1）拋泥區(qū)應(yīng)有足夠水深，使拋泥船能打開泥門正常拋泥。 （2 2）挖槽至拋泥區(qū)應(yīng)有安全航道可通。在條件許可下挖槽至拋泥區(qū)的距離盡可能縮短，以提高工效。 抓斗挖泥船二、拋泥區(qū)選擇二、拋泥

10、區(qū)選擇拋泥區(qū)選擇一般原則：拋泥區(qū)選擇一般原則：應(yīng)避免在養(yǎng)殖場、取水口等工、農(nóng)、漁生產(chǎn)地區(qū)選擇泥區(qū)，防止對環(huán)境產(chǎn)生污染。4、環(huán)保要求：三、典型淺灘挖槽布置 基建性挖槽的布置基建性挖槽的布置 挖槽應(yīng)靠近主導(dǎo)河岸，挖槽方向于主導(dǎo)河岸一致，以便利用主導(dǎo)河岸在各級水位時的導(dǎo)流作用，維持挖槽穩(wěn)定。 當淺灘河段一岸為基岸，另一岸為寬闊邊灘時，挖槽應(yīng)選擇靠近基岸，以造成環(huán)流維持挖槽穩(wěn)定。 當淺灘河段兩岸均為寬闊的邊灘且變化較大時，單靠基建性疏浚很難根本改善淺灘航行條件，必須配合整治以穩(wěn)定挖槽。三、典型淺灘挖槽布置第三節(jié)第三節(jié) 挖槽設(shè)計及水力計算挖槽設(shè)計及水力計算 根據(jù)挖槽定線，確定挖槽的大致位置2.挖槽橫斷面

11、設(shè)計：形狀、挖槽寬度和深度3.挖槽穩(wěn)定性校核4.挖槽水面線計算一、挖槽斷面設(shè)計一、挖槽斷面設(shè)計1、挖槽斷面設(shè)計的要求：、挖槽斷面設(shè)計的要求：挖槽斷面示意圖 （1）挖槽寬度和深度滿足航道尺度要求（2）使挖槽回淤量小，穩(wěn)定性好2.挖槽的最佳尺寸挖槽的最佳尺寸32/0nnhhUU2.挖槽的最佳尺寸挖槽的最佳尺寸0dadkm 橫斷面對稱梯形：兩側(cè)邊坡系數(shù)m三、挖槽斷面形狀三、挖槽斷面形狀 挖槽縱斷面底坡宜與挖槽后的水面線一致。四、挖槽后水位降落計算四、挖槽后水位降落計算1)1 ()21 (213/1021ooZZZHZZ2 2、 上游河段的水位降落值上游河段的水位降落值五、挖槽土石方量估算五、挖槽土石

12、方量估算1、超深、超寬2、工程量計算第四節(jié)疏浚對環(huán)境的影響第四節(jié)疏浚對環(huán)境的影響1對自然環(huán)境的影響對自然環(huán)境的影響 包括：對施工區(qū)域水力條件改變的影響，對水域底部形態(tài)變化的影響，對水質(zhì)帶來的變化，施工區(qū)域空氣質(zhì)量的變化（即氣味等的變化）。2對社會環(huán)境的影響對社會環(huán)境的影響 包括：施工期機具噪聲水平提高的干擾，棄土與拋泥沿程帶來的泄漏影響，在挖泥和排泥操作擾動水底沉積物并使之重新懸浮時，造成二次污染對船體磨蝕和人群健康的影響，水體污染異色，使人產(chǎn)生反感失去旅游觀光的價值等。一、疏浚工程對環(huán)境的影響一、疏浚工程對環(huán)境的影響 3.疏浚施工過程對水體中的污染物遷移影響主疏浚施工過程對水體中的污染物遷移

13、影響主要表現(xiàn)：要表現(xiàn)： （1）水中污染物在水體中變化 機械遷移。 物理-化學(xué)轉(zhuǎn)化 生物性轉(zhuǎn)化 （2）拋泥和棄土過程中污染物的變化 水體中吸附的污染物由水相轉(zhuǎn)化為固相形成新的污染形態(tài)在拋泥區(qū)的氧化環(huán)境發(fā)生變化，形成污染物新的擴散條件和范圍，可造成二次污染。一、疏浚工程對環(huán)境的影響一、疏浚工程對環(huán)境的影響（1）在挖泥時采取措施，不使泥漿及有害氣體擴散。 （2）采用沙簾的方法。（3）建立不滲漏的拋泥區(qū)，以容納廢物。（4）研究采用旁通、邊拋等施工方法的地點和時間，盡量減少污染物對人類的危害。二、疏浚污染的控制二、疏浚污染的控制1.施工過程中的控制（1）采用化學(xué)或生物方法，將疏浚泥土變成不污染的陸域土地

14、填充料。（2）將河底泥燒制陶瓷和粘土磚。（3）利用疏浚淤泥作為城市綠化材料。例如：根據(jù)中國-挪威兩國全用開展的蘇州河水環(huán)境綜合整治規(guī)劃研究成果表明，蘇州河市區(qū)段河底泥沙中鉻、銅、汞、鋅、鐵、砷等均高于正常的環(huán)境背景值，蘇南大運河二期工程即采用疏浚棄土作為綠化用土壤。2.減少棄泥二次污染的措施二、疏浚污染的控制二、疏浚污染的控制疏浚的歷史與大型疏浚工程疏浚的歷史與大型疏浚工程 1十八世紀末葉英國瓦特發(fā)明了蒸汽機，引發(fā)了以蒸汽十八世紀末葉英國瓦特發(fā)明了蒸汽機，引發(fā)了以蒸汽機為動力的機械式挖泥船的問世。機為動力的機械式挖泥船的問世。當時主要是斗式及刮板式挖泥船，從此疏浚工程開始了從人力為主變?yōu)闄C械為

15、主進行的新時代。 2十九世紀中葉發(fā)明了離心泵，出現(xiàn)了一代新型的、應(yīng)十九世紀中葉發(fā)明了離心泵，出現(xiàn)了一代新型的、應(yīng)用水力疏浚原理進行疏浚工程的吸揚挖泥船。用水力疏浚原理進行疏浚工程的吸揚挖泥船。十九世紀末葉十九世紀末葉發(fā)明了柴油機，替代了蒸汽機的地位，為大噸位、大功率、發(fā)明了柴油機，替代了蒸汽機的地位，為大噸位、大功率、高效率的自航耙吸船、絞吸船的出現(xiàn)提供了動力條件。高效率的自航耙吸船、絞吸船的出現(xiàn)提供了動力條件。 3第二次世界大戰(zhàn)后，第二次世界大戰(zhàn)后，海船迅速向大型化發(fā)展，大型耙吸船、絞吸船的出現(xiàn)不僅使深水港區(qū)的建設(shè)及維護成為可能，改變了歷來疏浚只能在內(nèi)河、湖泊進行的地域限制，而且也給傳統(tǒng)的疏

16、浚工程增加了新的主體內(nèi)容，那就是挖泥與造地相結(jié)合或單純?yōu)樵斓厮璧拇堤罟こ?。u近百年來疏浚設(shè)備及疏浚技術(shù)三個階段：近百年來疏浚設(shè)備及疏浚技術(shù)三個階段： 20世紀的疏浚的大工程可以劃分為三個時期：世紀的疏浚的大工程可以劃分為三個時期：（1）第一個時期是20世紀初巴拿馬運河的開通；（2）第二個時期是20世紀70年代蘇伊士運河的擴建和中東地區(qū)深水港口的建設(shè)；（3）第三個時期則是90年代初開始持續(xù)10多年至今的東南亞出現(xiàn)的大型填海造地工程，創(chuàng)造了世界疏浚業(yè)發(fā)展有史以來最輝煌的時代。u國際疏浚業(yè)的大工程國際疏浚業(yè)的大工程u國際疏浚業(yè)的大工程國際疏浚業(yè)的大工程香港竹篙灣迪士尼公園填海工程香港竹篙灣迪士尼公園填海工程u國際疏浚業(yè)的大工程國際疏浚業(yè)的大工程荷蘭鹿特丹港馬斯平原港區(qū)二期吹填工程吹填量：3億m u國際疏浚業(yè)的大工程國際疏浚業(yè)的大工程上海國際航運中心洋山深水港陸域形成工程u國際疏浚業(yè)的大工程國際疏浚業(yè)的大工程阿聯(lián)酋迪拜棕櫚島工程阿聯(lián)酋迪拜棕櫚島工程 棕櫚島工程耗資140億美元，由朱邁拉朱邁拉(Jumeirah)棕櫚島棕櫚島、阿里山阿里山(JebelAli)棕櫚島代拉棕櫚島代拉(Deira)棕櫚島世界島棕