航道工程学课件：航道工程学-第2讲.ppt

1、第二节 航道条件航道为了组织水上运输所规定和设置的船舶航行的通道。航道必须具备必要的通航条件： 足够的航道尺度深度、宽度、曲度、净空 合适的水流条件流速、比降、流态川江某航段航道图我国天然河流试行通航标准航道等级I级II级III级IV级V级VI级VII级浅滩最小水深（m）3.22.53.01.82.31.51.81.21.51.01.20.81.0通航保证率（%）9899939790958595809380907590 一、通航保证率通航保证率是指在规定的航道水深下，一年内能够通航的天数与全年天数之比，一般用百分率表示。 通航期 二、航道尺度根据航道内通过设计船型载重吨位的大小，航道分为七级，

2、我国内河航道分级与航道尺度，见表2-2。航道标准尺度航道标准尺度在设计通航期内,航道能保证设计船型(船队) 安全航行的最小尺度。（设计最低通航水位）航道标准水深航道标准水深、航道标准宽度航道标准宽度、航道最小弯曲半径航道最小弯曲半径（设计最高通航水位）净空高度、净空宽度净空高度、净空宽度 通航净空（一）航道尺度与水运经济效益航道尺度的选择应综合考虑其必要性、可能性和经济合理性航道尺度与成本关系图 最佳航道尺度总成本最小时对应的航道尺度（二）航道标准尺度的计算、航道标准水深设计最低通航水位下航道宽度范围保证 的最小水深，也称设计航道水深航道标准水深定义图 设计船型标准设计船型标准吃水吃水(m)H

3、 = t + H 富裕水深富裕水深(m)限制性航道因水面狭窄、断面系数小而对船舶航行有明显限制作用的航道，主要指运河、渠道和河网地区的部分航道。船型标准吃水设计船型在标准载重量时的吃水；船型结构吃水（最大吃水）船体结构所能承载的吃水。最大吃水 标准吃水富裕水深船舶标准载重时，船底龙骨下 至航道底的最小安全距离。 影响富裕水深的因素： 1、触底安全富裕量H1 2、考虑波浪影响的富裕量H2 3、船舶航行下沉量H3 4、考虑水体密度影响的富裕水深H4 5、考虑挖槽回淤影响的富裕量H5 确定富裕水深的方法： 通过计算公式 海港航道 H = H1+ H2+ H3+ H4+ H5内河航道 H = H1+

4、H3 根据航道等级，按航道整治工程技术规范的规定选取航道标准水深H (m)3.0富裕水深 H 0.20.30.30.40.40.5沙、泥质河床航道富裕水深石质、卵石质河床航道富裕水深另增加0.10.2m、航道标准宽度设计最低通航水位下具有航道标准水深 的宽度，也称设计航道宽度。 根据船舶航行密度和航道条件，设计成： 单线航道 双线航道 讨论直线航道、 弯曲航道情况 直线段双线航道标准宽度： B 2(bcosa+Lsina) b+2D 航迹带宽度B1 航道富裕宽度B2B航道标准宽度(m)b设计船队宽度(m)L设计船队长度(m)a a航行漂角b上下行船队间 的横向舷距(m)D船舷距航槽 边线距离(

5、m)单线航道：B1 = bcos a +LsinaB2 = 2D 船舶航行时占用的水域宽度航行漂角为保持航行的正确方向， 往往使船舶（队）纵轴线 与航向保持一定的夹角。航行漂角示意图影响航行漂角影响航行漂角a a 的因素的因素：1、船舶吃水与航道水深的比值t/H；（ t/H a ）2、水流流态；（流态越坏，漂角越大）3、船队长度与航道弯曲半径比值L/R；（ L/R a ）4、顶推船队的方形系数L/b。（ L/b a ）确定航行漂角的方法：确定航行漂角的方法：通过设计船型的实船试验确定；按航道工程技术规范规定的范围在35内选取。航道富裕宽度保证船舶安全航行，不产生船吸和岸吸现象 的最小富裕尺度。

6、包括船队间的富裕宽度、 船队与航槽边线间的富裕宽度。影响航道富裕宽度的因素：船形、队形、系结方式；船队的航速及推轮的舵效；水流流速、流态；河岸的土质及坡度等。航道富裕宽度的确定方法： 通过设计船型的实船试验确定； 采用经验公式估算我国目前的直线段航道标准宽度大致是设计船队宽度的4倍，随着航运事业的发展，这个比值将会增大。弯曲段航道加宽航道整治工程技术规范规定 R6L时，不考虑弯曲加宽 3LR6L时，根据水流条件等具体情况确定 通过实船试验确定 R3L时，适当加宽 通过公式计算 采用直线段航道标准宽度的计算公式 （其中a的取值采用弯道上的航行漂角）3、航道最小弯曲半径航道弯曲半径弯曲航道中心线的

7、曲率半径；航道最小弯曲半径保证标准船队安全通过弯道的最小弯曲半径 航道最小弯曲半径的取值：3顶推船队长度 或 4拖带船队中最大单船长度在一定条件下，弯曲半径可适当减小，但不得小于：2顶推船队长度 或 3拖带船队中最大单船长度 4、通航净空净空高度净空高度Hm净空宽度净空宽度Bm上底宽上底宽 b侧高侧高 h通航净空示意图净空高度净空高度设计最高通航水位往上至跨河建筑物底部的垂直距离；净空宽度净空宽度航道底标高以上桥墩（桥柱）间的最小净空。 三、航道断面系数 航道断面系数； 设计最低通航水位时的航道过水断面； 标准船舶（队）标准吃水时的船只浸水横断面面积。 值越小，船舶航行的阻力越大。 根据国内外

8、的研究成果，认为 是最经济合理的 航道工程技术规范规定： 一般情况， ； 流速较大的河流， 。A767A四、航道水流条件（包括流速、比降和流态）航道内的表面流速、局部比降、垂直航道轴线的横向流速不能过大澜沧江河流急流滩船舶过滩澜沧江河流急流滩船舶过滩 第三节 航道规划及航道工程措施一、航道规划 航道规划的主要任务 研究航道开发的经济意义、社会价值及技术上的可能性； 制定近期和远景航道开发方案； 提出适应远景发展的航道措施方案； 拟定第一期航道工程项目； 提出运河开发方案。航道工程措施方案应包括（1）根据综合利用的要求及河流的自然特点，拟定航道的治理或开发方式；（2）拟定航道路线；（3）拟定航道

9、及其建筑物的通航标准尺度；（4）拟定改善通航条件的工程措施；（5）分析水工建筑物建成后对通航条件所产生的影响，提出航运流量及航运保证率的要求，提出对水库电站操作的要求。航道工程项目的完成一般要经过个阶段二、航道工程措施航道工程 以延长通航里程，提高航道标准， 改善通航条件 和保障航道畅通为目的， 包括疏浚、整治、渠化、 运河、航标、 清障等工程措施的总称。1、 航道疏浚工程采用人力或机械施工方法，为拓宽、加深水域而进行的水下土石方开挖工程。2、航道整治工程在河床上修筑专门的整治建筑物或其他工程措施，诱导水流、改善水流情况，集中水流利用水流本身的力量冲刷河槽，调整河槽形态，增加航道尺度，改善航行

10、条件。长江中游界牌水道锁坝施工 疏浚工程和整治工程不能从根本上改变河流的水文情况，只是局部性改变河床的形状以及河中的水流状态。河流基本上处于自由状态天然河道。疏浚工程和整治工程在某些情况下改善航行条件的效果受到限制。3、 渠化工程在天然河流上，以航运开发为主要目的， 修建拦河闸坝和通航建筑物以壅高上游水位， 从而改善航行条件。渠化工程从根本上改变天然河流的水文情况。渠化后的航道、人工运河人工水道。 船舶过闸清 槽思考题：1、航道的通航条件包括哪些内容 ？2、如何确定航道标准水深、航道标准宽度？ 弯曲航道为什么要加宽 ？3、解释航行漂角、船吸、岸吸 。4、航道与航迹带有何区别？5、航道工程主要有哪些内容？