第二章航道與航道尺度

1、第二章 航道與航道尺度 第一節(jié) 河流與航道 第二節(jié) 航道尺度與航行條件 第三節(jié) 航道通過(guò)能力1、河流形態(tài)特征、河流形態(tài)特征2、河流水文泥沙特征河流水文泥沙特征3、河流演變特征河流演變特征4、航道航道第一節(jié) 河流與航道1、河流形態(tài)特征、河流形態(tài)特征2、河流水文泥沙特征河流水文泥沙特征3、河流演變特征河流演變特征4、航道航道1、河流形態(tài)特征 主要指河流的橫斷面和縱斷面的幾何特征及河流發(fā)育過(guò)程中的地貌特征。 河流橫斷面與縱斷面 河流橫斷面: 垂直于水流動(dòng)力軸線的河槽斷面。 山區(qū)河流常呈V形或U形； 第一節(jié) 河流與航道a)順直過(guò)渡段；b)分汊段；c)游蕩段；d)彎曲段第一節(jié) 河流與航道平原河流不同河段

2、又形成順直過(guò)渡段、 分汊段、 游蕩段、 彎曲段。河流縱斷面: 深槽與淺段交替出現(xiàn)的波形線。第一節(jié) 河流與航道河流階地 由河流下切侵蝕和堆積作用交替進(jìn)行的,在河流兩岸形成的臺(tái)階狀地貌。河流節(jié)點(diǎn) 由抗沖性較強(qiáng)的凸岸形成，并對(duì)河勢(shì)變化起控制作用的河岸形態(tài)。 第一節(jié) 河流與航道2、河流水文泥沙特征 水文特征： 水位特征 流量特征 比降特征 流態(tài)特征 泥沙特征 靜態(tài)特征: 幾何特性、重力特性、級(jí)配特性 動(dòng)態(tài)特征: 沉降特性、運(yùn)動(dòng)特性、沖淤特性山區(qū)河流：洪、枯季流路不一致，一般呈洪淤枯沖的周期性化；平原河流：河床的往復(fù)變形。3、河流演變特征第一節(jié) 河流與航道4、航道 “規(guī)定規(guī)定”：在圖紙上畫(huà)定或在現(xiàn)場(chǎng)以標(biāo)

3、志標(biāo)出；：在圖紙上畫(huà)定或在現(xiàn)場(chǎng)以標(biāo)志標(biāo)出； “設(shè)置設(shè)置”：用疏?；蚪ㄖ飳?dǎo)治而形成的航道。：用疏?；蚪ㄖ飳?dǎo)治而形成的航道。 航道的定義 廣義的航道：水道或河道整體(waterway) 狹義的航道：航槽（navigation channel） 為了組織水上運(yùn)輸所規(guī)定規(guī)定或設(shè)置的船舶（包括船拖木排）航行的通道稱為航道。第一節(jié) 河流與航道l 按航道的級(jí)別分按航道的級(jí)別分 等級(jí)航道：我國(guó)劃分等級(jí)航道：我國(guó)劃分級(jí)航道。級(jí)航道。 等級(jí)外航道：通航標(biāo)準(zhǔn)低于等級(jí)外航道：通航標(biāo)準(zhǔn)低于級(jí)的航道級(jí)的航道 。國(guó)家航道國(guó)家航道l 按航道的管理屬性分按航道的管理屬性分地方航道地方航道 專用航道專用航道 系指由軍事、水利

4、電力、林業(yè)、水產(chǎn)等部門以及其他企事系指由軍事、水利電力、林業(yè)、水產(chǎn)等部門以及其他企事業(yè)單位自行建設(shè)和使用的航道。業(yè)單位自行建設(shè)和使用的航道。 航道的分類第一節(jié) 河流與航道 內(nèi)河航道 河流、湖泊、水庫(kù)內(nèi)的航道以及運(yùn)河和通航渠道的總稱。 l 按航道所處地域劃分按航道所處地域劃分 沿海航道 沿海航道原則上是指位于海岸線附近，具有一定邊界可供海船航行的航道。l 按航道形成的因素劃分按航道形成的因素劃分 天然航道 人工航道 渠化航道第一節(jié) 河流與航道人工航道人工航道天然航道天然航道渠化航道渠化航道l 按航道的通航條件劃分按航道的通航條件劃分 依通航時(shí)間長(zhǎng)短分依通航時(shí)間長(zhǎng)短分： 常年通航航道、 季節(jié)通航航

5、道依通航限制條件有無(wú)和大小，可分為：依通航限制條件有無(wú)和大小，可分為： 單行航道 雙行航道 限制性航道 依通航船舶類別，可分為：依通航船舶類別，可分為： 內(nèi)河船航道內(nèi)河船航道 海輪進(jìn)江航道海輪進(jìn)江航道 第一節(jié) 河流與航道1、設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率2、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法法3、航道尺度、航道尺度第二節(jié) 航道尺度與航行條件第二節(jié) 航道尺度與航行條件1、設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率設(shè)計(jì)最低通航水位 航道標(biāo)準(zhǔn)水深的起算水位，是航道整治規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)及施工的基本依據(jù)。 設(shè)計(jì)最高通航水位 設(shè)計(jì)代表船型正常航行的最高水位，也是確定橋梁等跨河建筑物凈高的起算水位

6、。l 水文站與淺灘之間無(wú)攔河閘壩，兩者水位漲落、縱比降大致相近。l 無(wú)大的支流匯入或無(wú)大引水工程。l 相距不能太遠(yuǎn)。l 具有連續(xù)實(shí)測(cè)多年（20年以上）水文資料基本水文站選擇基本水文站選擇設(shè)計(jì)最低通航水位第二節(jié) 航道尺度與航行條件天然河流最低通航水位天然河流最低通航水位 不受潮汐影響河段不受潮汐影響河段潮汐影響明顯河段潮汐影響明顯河段考慮船舶乘潮進(jìn)港徑流與潮流相互作用的河口段第二節(jié) 航道尺度與航行條件（1）采用保證率頻率法（）采用保證率頻率法（14級(jí)航道）級(jí)航道） （2）綜合歷時(shí)曲線法（）綜合歷時(shí)曲線法（57級(jí)）級(jí)） 圖圖2-1 頻率曲線頻率曲線 圖圖2-2 綜合歷時(shí)曲線綜合歷時(shí)曲線 不受潮汐影

7、響河段不受潮汐影響河段第二節(jié) 航道尺度與航行條件天然河流最低通航水位天然河流最低通航水位 不受潮汐影響河段不受潮汐影響河段 ：保證率頻率或綜合歷時(shí)曲線保證率頻率或綜合歷時(shí)曲線潮汐影響明顯河段潮汐影響明顯河段 ：考慮船舶乘潮進(jìn)港 ：徑流與潮流相互作用的河口段 第二節(jié) 航道尺度與航行條件低潮累積頻率為低潮累積頻率為90%的潮位的潮位乘潮潮位累積頻率曲線設(shè)計(jì)最高通航水位 u設(shè)計(jì)最高通航水位洪水重現(xiàn)期設(shè)計(jì)最高通航水位洪水重現(xiàn)期 流量頻率法流量頻率法 歷時(shí)頻率法歷時(shí)頻率法 u最高通航水位的推求方法最高通航水位的推求方法第二節(jié) 航道尺度與航行條件特殊河道設(shè)計(jì)水位特殊河道設(shè)計(jì)水位 1）排、灌、引水渠道設(shè)計(jì)水

8、位的確定 2）運(yùn)河及河網(wǎng)航道設(shè)計(jì)水位的確定 通航保證率通航保證率 指在規(guī)定的航道水深下,1年內(nèi)能夠通航的天數(shù)與全年天數(shù)之比,一般用百分比表示。 通航保證率高則相應(yīng)的通航最低水位低,航道工程量大。 水利樞紐的上、下游設(shè)計(jì)水位水利樞紐的上、下游設(shè)計(jì)水位第二節(jié) 航道尺度與航行條件1、設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率2、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法3、航道尺度航道尺度第二節(jié) 航道尺度與航行條件2、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法 水位相關(guān)法水位相關(guān)法 第二節(jié) 航道尺度與航行條件比降插入法比降插入法 比降均勻插入法示意圖比降均勻插入法示意圖 比降不均

9、勻插入法示意圖比降不均勻插入法示意圖 1211LLZZZZZZZZZZZZZ121121第二節(jié) 航道尺度與航行條件2、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法 瞬時(shí)水位法瞬時(shí)水位法 觀測(cè)一段時(shí)間的水文算出淺灘與基本站同瞬時(shí)的落差關(guān)系，即可求出淺灘設(shè)計(jì)水位。 第二節(jié) 航道尺度與航行條件2、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法 1、設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率設(shè)計(jì)通航水位與通航保證率3、航道尺度航道尺度2、淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法淺灘上設(shè)計(jì)水位的確定方法第二節(jié) 航道尺度與航行條件 優(yōu)良航道優(yōu)良航道通航條件通航條件足夠的航道尺度足夠的水上凈空合適的航道水流條件3、航道尺度第二節(jié)

10、航道尺度與航行條件在設(shè)計(jì)通航期內(nèi)，航道能保證設(shè)計(jì)船型（船隊(duì)）安全航行在設(shè)計(jì)通航期內(nèi)，航道能保證設(shè)計(jì)船型（船隊(duì)）安全航行的最小尺度。的最小尺度。u航道水深航道水深u航道寬度航道寬度u彎曲半徑彎曲半徑航道尺度第二節(jié) 航道尺度與航行條件 設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)，滿足標(biāo)準(zhǔn)載重船舶設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)，滿足標(biāo)準(zhǔn)載重船舶（隊(duì)）安全通航所必須保證的航道最小水深。（隊(duì)）安全通航所必須保證的航道最小水深。u航道標(biāo)準(zhǔn)水深（航道設(shè)計(jì)水深） H tH 式中：式中： t設(shè)計(jì)船型標(biāo)準(zhǔn)吃水設(shè)計(jì)船型標(biāo)準(zhǔn)吃水(m)； H富裕水深富裕水深(m)，標(biāo)準(zhǔn)載重靜浮時(shí)，船底龍標(biāo)準(zhǔn)載重靜浮時(shí)，船底龍骨下至河底的最小安全距離。骨下至河底的最小安全

11、距離。航道尺度航道尺度第二節(jié) 航道尺度與航行條件富裕水深富裕水深 H 觸底安全富裕量觸底安全富裕量H2 : 船舶航行下沉量船舶航行下沉量H1 （動(dòng)吃水）（動(dòng)吃水）: 23vHtmH 式中：v船舶相對(duì)于水的速度(m/s)； m系數(shù)，見(jiàn)表1-6。 富裕水深富裕水深H也可直接按航道等級(jí)選取也可直接按航道等級(jí)選取 表表1-7對(duì)限制性航道，要求 H/t1.61.7海港還應(yīng)考慮波浪影響的富裕量 、水體密度影響的 富裕水深 、挖槽回淤影響的富裕量 u航道標(biāo)準(zhǔn)水深 第二節(jié) 航道尺度與航行條件H1 航道寬度航跡帶寬度安全富裕寬度航道寬度航跡帶寬度安全富裕寬度 雙線航道寬度：雙線航道寬度：DbLbB2)sinco

12、s2（u航道標(biāo)準(zhǔn)寬度指在設(shè)計(jì)最低通航水位下具有航道標(biāo)準(zhǔn)水深的寬度。第二節(jié) 航道尺度與航行條件單線航道寬度：?jiǎn)尉€航道寬度：DLbB2sincos 航行漂角航行漂角漂角的大小和船舶吃水與航道水深的比值(t/H)成正比。水流流態(tài)的好壞直接影響航行漂角，流態(tài)越壞漂角越大，流速越大漂角也越大，且下水船舶的漂角比上水船舶大。船舶(隊(duì))長(zhǎng)度與航道彎曲半徑的比值(L/R)增加，漂角亦隨之增加。反之減小。 頂推船隊(duì)的方形系數(shù)(L/b)較小時(shí)，產(chǎn)生的漂角較大。 u航道標(biāo)準(zhǔn)寬度第二節(jié) 航道尺度與航行條件富裕寬度富裕寬度b：船隊(duì)間的富裕寬度 防止船吸D：船隊(duì)與航道邊緣的富裕寬度 防止岸吸富裕寬度通過(guò)設(shè)計(jì)船型的實(shí)船試驗(yàn)

13、確定，或按經(jīng)驗(yàn)估算。u航道標(biāo)準(zhǔn)寬度第二節(jié) 航道尺度與航行條件 定義：定義：指彎曲航道中心線的曲率半徑，是指保證標(biāo)準(zhǔn)船隊(duì)安全通過(guò)彎曲航道的最小彎曲半徑。 l一般情況下，取頂推船隊(duì)長(zhǎng)度的3倍，或拖帶船隊(duì)中最大單船長(zhǎng)度的4倍作為航道最小彎曲半徑。u航道最小彎曲半徑l特殊情況下，R可減小，但不小于頂推船隊(duì)長(zhǎng)度的2倍，或拖帶船隊(duì)中最大單船長(zhǎng)度的3倍作為航道最小彎曲半徑。第二節(jié) 航道尺度與航行條件 彎道加寬彎道加寬l彎道加寬的情況彎道加寬的情況 航道整治工程技術(shù)規(guī)范(JTJ-2003)規(guī)定： 當(dāng)R6L時(shí)，可不考慮彎道加寬； 當(dāng)R3L時(shí)，需要適當(dāng)加寬； 當(dāng)3LR6L時(shí)，可根據(jù)水流條件等具體情況確定是否需要加

14、寬。 l彎道加寬的計(jì)算彎道加寬的計(jì)算 宜通過(guò)實(shí)船試驗(yàn)確定， 參照 計(jì)算。 )2/(B2BRL有些困難彎道因受河道地形限制，不能滿足有些困難彎道因受河道地形限制，不能滿足要求的最小彎曲半徑，可采取什么措施要求的最小彎曲半徑，可采取什么措施？u航道最小彎曲半徑第二節(jié) 航道尺度與航行條件AA 指最低通航水位時(shí)的航道過(guò)水?dāng)嗝媾c標(biāo)準(zhǔn)船舶(隊(duì))標(biāo)準(zhǔn)吃水時(shí)的船中浸水橫斷面的面積之比。航道斷面系數(shù)航道斷面系數(shù) 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究成果，認(rèn)為=7是最經(jīng)濟(jì)合理的。 第二節(jié) 航道尺度與航行條件 u為減小凈寬，上下行船舶在橋孔內(nèi)不得會(huì)船，天然、渠化河流設(shè)置通航孔不少于2個(gè)。 u河寬不足2通航孔的，應(yīng)一孔跨過(guò)，且橋墩順?biāo)?/p>

15、與水流流向偏角不得超過(guò)5。 水上跨河建筑物的通航凈空水上跨河建筑物的通航凈空凈空高度 凈空寬度第二節(jié) 航道尺度與航行條件通航水流條件通航水流條件 l 橫向流速不能過(guò)大，否則將船舶推離航道。橫向流速不能過(guò)大，否則將船舶推離航道。l 表面流速、局部比降不能過(guò)大，船舶推力應(yīng)能表面流速、局部比降不能過(guò)大，船舶推力應(yīng)能克服航行阻力?？朔叫凶枇?。 l 要有適于航行的流態(tài)。第二節(jié) 航道尺度與航行條件在天然山區(qū)河流，因河床地形不規(guī)則，當(dāng)斷面平均流速達(dá)到3m/s以上時(shí)。出現(xiàn)各種不良水流流態(tài)，航行困難。駕駛?cè)藛T需熟悉船舶性能和水流特性謹(jǐn)慎操作。 通航水流條件通航水流條件 第二節(jié) 航道尺度與航行條件l 船閘上下引

16、航道進(jìn)出口、取水船閘上下引航道進(jìn)出口、取水工程的進(jìn)口及排水工程出口處，工程的進(jìn)口及排水工程出口處，航道橫向流速不宜超過(guò)航道橫向流速不宜超過(guò)0.3ms，回流流速不宜超過(guò)回流流速不宜超過(guò)0.4ms。 通航水流條件一般要符合以下要求通航水流條件一般要符合以下要求l 山區(qū)性河流航道內(nèi)的最大縱向表面流速和局部比降，山區(qū)性河流航道內(nèi)的最大縱向表面流速和局部比降， 應(yīng)能滿足標(biāo)準(zhǔn)船舶（隊(duì)）自航上灘的要求。應(yīng)能滿足標(biāo)準(zhǔn)船舶（隊(duì)）自航上灘的要求。l平原河流內(nèi)的一般縱向表面流速不大于平原河流內(nèi)的一般縱向表面流速不大于2.0m/s，限值，限值2.53.0m/s； 第二節(jié) 航道尺度與航行條件第三節(jié) 航道通過(guò)能力v 船舶與船隊(duì) 船舶 1）定義：能航行或漂浮于河流、湖泊和海洋等水域內(nèi)的一種運(yùn)輸承載工具。 2）分類 有無(wú)動(dòng)力：機(jī)動(dòng)船 非機(jī)動(dòng)船 船舶噸位：容積噸位 重量噸位 船隊(duì) 1）定義：將若干艘駁船按一定的方式編結(jié)在一起，由拖輪拖帶或推輪頂推