航道工程学课件：6平原河流航道整治.ppt

1、第六章第六章 平原河流航道整治平原河流航道整治第一节第一节 顺直河段浅滩整治顺直河段浅滩整治第二节第二节 分汊河段航道整治分汊河段航道整治第三节第三节 弯道整治弯道整治第四节第四节 无序采砂河段航道整治无序采砂河段航道整治航道整治航道整治第一节第一节 顺直河段浅滩整治顺直河段浅滩整治第六章第六章 平原河流航道整治平原河流航道整治一、正常浅滩的改善与治理一、正常浅滩的改善与治理 1正常浅滩的特点正常浅滩的特点 多出现在： 曲率平缓的弯曲过渡段、河身较窄的顺直河段。一般情况下，这类浅滩不碍航，算是好的浅滩。 一、正常浅滩的改善与治理一、正常浅滩的改善与治理 2. 微弯河段正常浅滩的整治微弯河段正常

2、浅滩的整治 图图 弯曲河段上正常浅滩的整治弯曲河段上正常浅滩的整治1-护岸；护岸；2-导流坝；导流坝；3-丁坝丁坝 整治河床演变特点 （1）浅滩洪水淤积、枯水冲刷，一般在多沙年份淤积； （2）横向变形、纵向蠕动，弯曲半径减小。顺直河段上正常浅滩的整治顺直河段上正常浅滩的整治 （1）特点）特点： 深槽的曲率小，上、下边滩的高程较低，水流分散，鞍槽水深普遍较小。 一、正常浅滩的改善与治理一、正常浅滩的改善与治理 3. 顺直河段浅滩整治顺直河段浅滩整治如果边滩已较高，可采用护面固滩。 （2）整治措施）整治措施丁坝固定边滩，加高上下边滩高程，延长水流对浅滩的冲刷时间。 1常出现在： 河宽较大、边滩比较

3、发育的顺直河段上或曲率大、过渡段很短的弯曲河段上。 二、交错浅滩二、交错浅滩 2.特点： 横向漫滩水流横向漫滩水流比较强烈，浅滩脊宽浅，冲淤变化较大，航道极不稳定，航行条件不好。图图3-2 交错浅滩上的水流交错浅滩上的水流 也称坏滩坏滩，是整治的主要对象。 二、交错浅滩二、交错浅滩 (1)目的目的：消除漫向水流的不利影响，并固定、抬高下边滩。 交错浅滩上的水流交错浅滩上的水流 丁坝堵塞倒套丁坝堵塞倒套 导流坝堵塞倒套导流坝堵塞倒套 3. 整治措施整治措施（2）措施：）措施：堵塞倒套。堵塞沱口的同时固定下边滩堵塞沱口的同时固定下边滩 堵塞尖潭、利用沱口通航堵塞尖潭、利用沱口通航 3. 交错浅滩整

4、治措施交错浅滩整治措施 1复式浅滩由两个或两个以上的浅滩所组成复式浅滩由两个或两个以上的浅滩所组成 特点特点：两岸边滩和深槽相互交替分布，在上下浅滩之间有共同的边滩和浅滩。三、复式浅滩整治三、复式浅滩整治2演变特点：演变特点： （1）上浅滩洪淤枯冲、下边滩洪冲枯淤； （2）复式浅滩的冲淤变化比较频繁，常出现航道不稳定、航深不足的碍航局面。 三、复式浅滩整治三、复式浅滩整治2. 复式浅滩整治复式浅滩整治图3-3 固定和提高边滩高程 图3-4 切割中间边滩 l下浅滩的整治线宽度可适当减小。 1.主要特点主要特点 河床宽浅，沙体散乱，没有明显的边滩和深槽，沙体位置随水位变化而频繁变动，很不稳定，航道

5、弯曲，水深小且航槽位置经常摆动因而航行条件极差。 四、散乱浅滩整治四、散乱浅滩整治 2. 散乱浅滩整治散乱浅滩整治 通过丁坝等整治建筑物，将散乱的沙体联结和促淤成边滩，以固定河势，导引水流集中冲刷航槽。 图3-5 散乱浅滩的整治 第二节分汊河段第二节分汊河段与支流河口航道整治与支流河口航道整治第六章第六章 平原河流航道整治平原河流航道整治一、汊道的特性和通航汊道的选择一、汊道的特性和通航汊道的选择 1、汊道的一般特性、汊道的一般特性 （1）影响汊道演变的主要因素：分流比、分沙比 （2）汊道的演变规律近期发生冲刷或较稳定的汊道为发展的汊道 汊道的来沙量小于输沙能力的汊道为发展的汊道 汉道口门处，

6、底沙进入较少的汉道为发展的汉道 汊道进口分流比大于分沙比的为发展的汊道 选择的通航汊道其水流应顺畅 2通航汊道的选择通航汊道的选择（一）汊道的稳定与改善工程（一）汊道的稳定与改善工程 、稳定汊道工程、稳定汊道工程 （1）保护节点附近河床 （2）稳定汊道进口段边界 （3）控制江心洲的洲头与洲尾 （4）保护河弯 图6-6 稳定汊道示意图 二、汊道的整治二、汊道的整治（一）汊道的稳定与改善工程（一）汊道的稳定与改善工程、改善汊道工程、改善汊道工程（1）汊道进口处浅滩:筑坝挑流或辅助疏浚。（2）汊道中部浅滩： 采取单一河道中浅滩整治的方法； 增加通航汊道流量。（3）汉道出口处浅滩：常筑洲尾顺坝调整水流

7、交角。 图6-7 汊道进口和中部出浅 1利用丁坝、顺坝堵塞支汊利用丁坝、顺坝堵塞支汊 （二）堵塞支汊（二）堵塞支汊 2利用锁坝堵塞支汊利用锁坝堵塞支汊图6-8 湘江芭蕉滩整治方案 （1）先修筑的1锁坝，大量泥沙进入航槽；（2）改建3丁坝，支汊逐渐淤塞。 3锁坝顶面高程的确定锁坝顶面高程的确定 （1）设计流量时：）设计流量时： 要求航槽范围的平均流速大于不淤流速。要求航槽范围的平均流速大于不淤流速。 总流量为Q0，通航汊道的流量QH，通航汊道设计流量Q1 Q1QHQ0：不建锁坝；在通航汊道进行整治。 QHQ1Q0：需建锁坝增加主汊流量，仍有Q0Q1的流量从锁坝溢流。 QHQ0Q1：需建锁坝，坝顶

8、高出设计水位，同时在通航汊道需进行整治才能满足要求。（2）整治流量时：通航汊道内流速满足冲刷要求。）整治流量时：通航汊道内流速满足冲刷要求。（二）堵塞支汊（二）堵塞支汊 考虑：工程量、坝体稳定型、施工条件、对河道上下游冲淤演变的影响 5锁坝数目的确定锁坝数目的确定 4锁坝位置的确定锁坝位置的确定 位置：被堵汊道的进口、中部、出口。三、汊道整治水力计算三、汊道整治水力计算 计算内容包括： 汊道水面线计算、分流比计算、中洪水期锁坝溢流计算、枯水期锁坝渗透流量计算。图6-25 两汊河道平面示意图1汊道水面线计算汊道水面线计算 （2）试算方法试算法求左右两汊分流量图（3）简化计算方法）简化计算方法FL

9、、FR分别为左汊与右汊的阻抗模数分别为左汊与右汊的阻抗模数 （3）简化计算方法）简化计算方法 计算步骤如下计算步骤如下： 假定分流点的水位ZA，设分流点与汇流点之间的水面高程成直线变化，内插得各计算断面的水位，从而得相应的断面要素与流量模数； 计算FL、FR，得QL、QR； 计算 根据ZA=ZB+Z ，与假定的ZA比较，两者相近则计算成立；否则重新假定，直至接近为止。22RRLLQFQFZ2中洪水期锁坝溢流计算中洪水期锁坝溢流计算锁坝堵汊水面线计算示意图 在推算非通航汉道水面线时，应考虑锁坝的壅水作用：先用一般方法推算水面线到锁坝下游，得坝下水位Zd；然后加上锁坝壅水高度得坝上水位Zu；再推算

10、水面线到分流断面。nhgVHZ22000H3/202gmBQH按淹没宽顶堰公式计算： 040312 . 011BBBBHhu侧收缩系数 2中洪水期锁坝溢流计算中洪水期锁坝溢流计算 抛石结构坝体渗透流量较大，计算时应考虑，坝未淹时，渗流量渗流量可按下式计算： )(3)(212/32/12/121ZmbZbbmmZKLQnnd3枯水期锁坝渗透流量计算枯水期锁坝渗透流量计算1、支流河口浅滩的成因、支流河口浅滩的成因四、支流河口浅滩的整治四、支流河口浅滩的整治 洪水期干支流相互顶托，流速减小、泥沙在河口段大量淤积，形成支流河口浅滩。 2008年07月11日重庆朝天门码头长江、嘉陵江交汇处两江水色泾渭分

11、明。 重庆朝天门码头长江、嘉陵江交汇处水面上近日呈现滚滚泥沙的“走沙水”现象。这是由于长江上游遭遇强降雨，泥沙随雨水冲入江中造成泥沙含量较高所致。 长江、嘉陵江航道图长江、嘉陵江航道图金沙碛正位于嘉陵金沙碛正位于嘉陵江的河口段，受长江的河口段，受长江水流的顶托，常江水流的顶托，常会产生会产生“拦门沙拦门沙”1、支流河口浅滩的成因、支流河口浅滩的成因 洪水期的影响洪水期的影响 最后一次洪水在干流，在支流内成滩；最后一次洪水在支流，枯水浅滩在干流内。 （1）干支流的来水来沙条件）干支流的来水来沙条件 来水来沙量的影响来水来沙量的影响 干流流量远大于支流，干流J大、V大、来沙量大，干流发生洪水时大量

12、泥沙进入支流淤积，此时，即使最后一次洪水发生在支流，往往也难以将淤积的泥沙全部冲走，枯水期在支流内形成浅滩，在交汇点下游干流内也常有浅滩。 （2）干支流交汇角和交汇位置的影响）干支流交汇角和交汇位置的影响 交汇角的影响交汇角的影响 交汇角很小交汇角很小，交汇后过水断面突然增大，流速减小、，交汇后过水断面突然增大，流速减小、环流减弱，浅滩位于交汇口下游；环流减弱，浅滩位于交汇口下游； 交汇角较大交汇角较大，泥沙易淤积。，泥沙易淤积。1、支流河口浅滩的成因、支流河口浅滩的成因 如支流从干流凸岸汇入时，环流的作用，泥沙在凸岸淤积，支流河口淤堵。 1、支流河口浅滩的成因、支流河口浅滩的成因交汇位置的影

13、响交汇位置的影响 1、支流河口浅滩的成因、支流河口浅滩的成因交汇位置的影响交汇位置的影响2、河口滩的整治、河口滩的整治 对一个河口滩来说，它的成滩原因多种多样，所采取的整治措施也不是单一的，而应全面规划，综合治理。 （1）筑坝导流，调整支流汇入干流的方向，交汇角30为好 （2）改变支流入汇位置）改变支流入汇位置 原则原则：减少泥沙淤积，增强冲刷能力。整治方法（3）束窄支流出口，增加航深。）束窄支流出口，增加航深。 束窄支流出口，增加航深。束窄支流出口，增加航深。 第三节弯道整治第三节弯道整治第六章第六章 平原河流航道整治平原河流航道整治一、弯道演变一、弯道演变 1演变规律演变规律 2弯曲河道对

14、航运的影响弯曲河道对航运的影响 （1）弯曲半径太小或航宽不足 （2）在弯道上游枯水期可能出浅碍航 （3）河弯的发展，使航程加长 凹岸崩退、凸岸淤长，弯顶纵向蠕动，发生撇弯切滩或裁弯取直。 1、保护凹岸，防止弯道恶化、保护凹岸，防止弯道恶化 图6-9 弯道河段分区示意图 护岸的范围： 从河岸不崩塌处开始，经过坍塌区到下一个不坍塌处为止，顶冲弯异区和常年贴流区重点保护。 措施：平顺护岸、 筑丁坝护岸二、碍航弯曲航道的整治措施二、碍航弯曲航道的整治措施 2、筑坝导流，调整岸线、筑坝导流，调整岸线 弯道过分宽阔时，特别是弯道出口狭窄的情况下，洪水期弯道的壅水作用大，使弯道内流速减小，泥沙淤积，当水位下

15、降时不能把淤积物全部带走，增加了枯水期碍航程度。可考虑在弯道一侧或两侧修筑丁坝，束水归槽，稳定航槽。 图6-10 广西某滩整治方案 3、裁弯取直，新开航槽、裁弯取直，新开航槽 河环可在狭颈处开挖新河，裁弯取直。 裁弯后，可以缩减航道里程，裁除位于河环上的浅滩，增加排洪能力，减小洪水威胁。 裁弯工程耗资巨大。 裁弯后上、下游河段会产生产的演变，对沿岸影响很大。图6-11 长江下荆江裁弯 1、引河规划引河规划： 对不同的裁弯路线进行比选2、引河设计引河设计 引河设计的内容以下包括： （ 1）引河定线）引河定线：引河的平面形式、位置和长度。 平面形式平面形式 与上下游河势平顺衔接，通常采用单圆弧、复

16、合圆弧及切线组成，一般R（35）B，B为平坦平滩水位时的河宽。 引河进口和出口的位置引河进口和出口的位置 要求：进出口位置应与上下游河势紧密结合，满足进口正面引水、侧面排沙，出口与下游航道平顺衔接。 裁弯工程常采用内裁、外裁两种方式。3、裁弯取直，新开航槽、裁弯取直，新开航槽 引河进口和出口的位置引河进口和出口的位置 a、内裁 通过弯顶狭颈最窄处，线路短，工程量最小，且上下游与航道衔接平顺，较多采用。 进口进口：布置窄上游弯道顶点的稍下方，交角应小于2030； 出口出口：布置在上游弯道顶点的上方 b、外裁、外裁 进口：布置窄上游弯道顶点的上方；出口：布置在上游弯道顶点的稍下方。 图6-12 1

17、内裁；2外裁裁弯比裁弯比：老河道轴线长度与引河轴线长度的比值，一般为37。 裁弯比太小，引河线路长，工程量大，效益不好； 裁弯比太大裁弯比太大，引河线路短，缩减航程多，J、V大，引河发展太快， 引河不易控制，且引起上、下河势发生剧烈变化。 （1）引河定线）引河定线： 三、裁弯取直后的河床演变三、裁弯取直后的河床演变 裁弯后，新河发展，老河将逐渐淤死，上、下游河段也将发生变化裁弯后，新河发展，老河将逐渐淤死，上、下游河段也将发生变化。 1、新河（引河）的发展、新河（引河）的发展 普遍冲刷阶段 新河放水后，普遍冲刷扩大，分流比，J，B、H、A，由两侧展宽凹岸单侧发展；普遍冲深形成凹岸深槽。 弯道形

18、成阶段 新河继续冲刷，扩大，分流比，J，开始出现凹冲凸淤,演变速度降低。 正常演变阶段 老河牛轭湖。新河比降调整完，演变与一般弯道相拟，汛冲枯淤，凹崩凸淤基本平衡。 2、老河淤积过程、老河淤积过程 初期：保持原有河道的演变规律, 当老河分流量50，挟沙力进一步降低，老河的冲淤规律转化为单向淤积的过程： 上口位于新河凸岸，底沙落淤，出口受倒灌、回流、异重流影响而淤高，最后上下游口门断流后牛轭湖。 3、新老河床冲淤的相互关系及其分流分沙规律、新老河床冲淤的相互关系及其分流分沙规律 裁弯后，受分流分沙比影响，引河冲刷新河，老河淤积衰亡， 影响因素：两者的A、n、J裁弯比、分流口门的位置、形式及分流口

19、门底部与老河底的高差等。 初期：新河口门高于老河，且位于凹岸，进入新河的水流含沙量低，新河的分流比分沙比。 新河口门冲深，老河口门淤浅，老河口门位于新河弯道凹岸，含沙较多的水流（底沙）进入新河，新河的分沙比分流比。 三、裁弯取直后的河床演变三、裁弯取直后的河床演变 三、裁弯取直后的河床演变三、裁弯取直后的河床演变第四节无序采砂河段航道整治第四节无序采砂河段航道整治第六章第六章 平原河流航道整治平原河流航道整治 一、无序采砂对河势、堤防安全及防洪的影响一、无序采砂对河势、堤防安全及防洪的影响二、无序采砂对航运的影响二、无序采砂对航运的影响三、无序采砂河段航道整治实例三、无序采砂河段航道整治实例湘江北门滩整治湘江北门滩整治THE END第六章第六章 平原河流航道整治平原河流航道整治