交通港站与枢纽

II级
2.5~3.0
93~97
III级 IV级
1.8~2.3 1.5~1.8
90~95 85~95
V级 VI级 VII级
1.2~1.5 1.0~1.2 0.8~1.0
80~93 80~90 75~90
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• 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， •我国内河航道分级与航道尺度，见表2-2。
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•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。
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•弯曲段航道加宽
•《航道整治工程技术规范》规定
• R>6L时，不考虑弯曲加宽
•
•三、河流泥沙特征
•
• • 河流泥沙主要来自
•
坡地及沟被侵蚀的岩土 河岸河床被冲刷的岩土
• • • •河流泥沙特性 • • •
静态特性 动态特性
几何特性 重力特性 级配特性
沉降特性 运动特性 冲淤特性
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•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
a——航行漂角
•Δb——上下行船队间
•
的横向舷距(m)
•D——船舷距航槽
•
边线距离(m)
•船舶航行时占用的水域宽度
•直线段双线航道标准宽度：
• B＝ 2(bcosa+Lsina)＋ △b+2D
•
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航迹带宽度B1
航道富裕宽度B2
•单线航道：
•B1 = bcos a +Lsina
•B2
= 2D
• 节点上下游宽浅河段。
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•二、河流水力特征
• 河流系统中最活跃、最关键的因素， • 开发河流水能资源的主要依据， • 影响河床变形的主导因素
• 主要包括四个方面： • 水位、流量特征 • 比降特征 • 流速特征——影响航行的重要因素 • 流态特征
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。
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•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
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•澜沧江河流急流滩船舶过滩
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•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。
•长江上游——宜昌以上的河段； • 中游——宜昌至汉口的河段； • 下游——汉口以下的河段；
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•一、河流形态特征（主要指河流的几何特征和地貌特征）
• •１、 河流平面、横断面与纵剖面：
•（1）河流的平面形状（与水下地形相适应） • 迂回曲折，左右蛇行 • 原因——水流的冲击作用、河岸土质不均匀等
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•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
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•影响航行漂角a 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 ）
•②弯曲型河段由正反相间、曲率达到一定程度的弯道和介于其间 长短不等的过渡段连接而成。河道向下游蜿蜒蛇行
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•美国犹他州格林河段
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•③分汊型河段通常是宽浅水道，中间被沙洲、浅滩分隔
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•④游荡型河段，河身一般宽窄相间呈藕节状。 •在窄段，水流平顺，对下游河势有一定控制作用。 •在宽段，河身宽浅，河滩密布，汊道交织，河床冲淤变化迅速， 主流摆动不定。
•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 •
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•4、通航净空
•净空高度Hm •净空宽度Bm
•上底宽 b •侧高 h
•通航净空示意图
•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——航道底标高以上桥墩（桥柱）间的最小净空。
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•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。
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•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
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•川江某航段航道图
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• 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
•我国天然河流试行通航标准
航道等级 I级
浅滩最小 >3.2 水深（m） 通航保证 98~99 率（%）
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交通港站与枢纽
•航道工程项目的完成一般要经过６个阶段
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•２、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：
பைடு நூலகம்
•
单线航道
•
双线航道
•
•
讨论直线航道、 弯曲航道情况
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•B——航道标准宽度(m)
•b——设计船队宽度(m)
•L——设计船队长度(m)
• 3L<R<6L时，根据水流条件等具体情况确定
•
通过实船试验确定
• R<3L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）
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•3、航道最小弯曲半径
•航道弯曲半径——弯曲航道中心线的曲率半径； •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 •
•浅段位于相邻两深槽之间； • 形成原因——两弯段之间比较直的河段，一般水 流冲刷力较弱，使泥沙淤积形成浅滩。
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•２、河流阶地——台阶状地貌
•河流阶地按其结构可分为 以下四类： •(1)侵蚀阶地——IV级阶地（阶地由基岩组成） •(2)堆积阶地——I级、II级阶地（阶地由冲击物组成） (3)基座阶地——III级阶地（上部为冲击物，下部为基岩） •(4)埋藏阶地——a
•
内河航道 ΔH = ΔH1+ ΔH3
• 根据航道等级，按《航道整治工程技术规范》的规定选取
•沙、泥质河床航道富裕水深
航道标准水深H (m) <1.5
富裕水深Δ H
0.2~0.3
1.5~3.0 0.3~0.4
>3.0 0.4~0.5
•石质、卵石质河床航道富裕水深另增加0.1~0.2m
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•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。
•c)游荡河段——不规则断面； d)弯曲河段——不对称的三角形断面
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•长江虎跳峡
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•赤水河某浅 滩
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•（3）河流的纵剖面 • • 深槽与浅段交替出现的波形线
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•河流的纵剖面形状
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•深槽位于河湾部分且接近凹岸； • 形成原因——河流本身具有弯曲的特性，在 弯 曲河段水流对其凹岸冲刷力强。
•
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
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•确定富裕水深的方法：
• 通过计算公式
•
海港航道 ΔH = ΔH1+ ΔH2+ ΔH3+ ΔH4+ ΔH5
• 平原河流 其平面形态常分为四种：
•
①顺直型或边滩平移型；
•
②弯曲型或蜿蜒型；
•
③分汊型或交替消长型；
•
④散乱型或游荡型。
• 每种类型的前一个命名指平面形态，后一个指演变特征而言，
它们彼此对应。但习惯上这四种河型，常依次称为顺直型、弯曲
型、分汊型和游荡型。
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•①顺直型河段的主流仍然是弯曲的,河槽中经常有泥沙的堆积体, • 如边滩、江心滩、江心洲和沙埂等。很长的顺直河段不多。
•河流的过度弯曲对航行及其不利：
• 大大增加了航行路程； • 影响船队形式； • 增加驾驶操作的困难，甚至由于弯曲过甚而发生碰岸事故
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• 山区河流 • •
其平面形态决定于流经地区的地貌和地质特征， 河中常见巨石突起，岸线极不规则， 急弯卡口众多，开阔段与峡谷段相间出现。
•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、航道标准宽度、航道最小弯曲半径
•（设计最高通航水位）净空高度、净空宽度
•
通航净空
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•（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
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•（2）河流横断面——垂直于水流动力轴线的河槽断面。
• 山区河流：常呈Ｖ形或Ｕ形断面。
• 平原河流: 河谷开阔，地势平坦，有深厚冲积层，
•
•
不同河段形成不同的横断面形状。
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•
平原河流不同河段横断面
a)顺直过渡段——抛物线断面；b)分汊河段——马鞍形断面；
•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3°~5°内选取。
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交通港站与枢纽
•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。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。
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•河流阶地结构 类型示意图
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•３、河流节点
•
——由抗冲性较强的突岸形成
•
并对河势变化起控制作用的河岸形态。
• 河流节点的两种类型： •（1） 一种是两岸皆有依托，位置固定，长年靠流。 （2） 另一种是只有一岸依托，另一岸则是易于冲刷的滩地。
• 河流节点的控制作用 所在河段的主流摆动；
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2020/11/8
交通港站与枢纽
•第一节 天然河流的主要特征
•河流——陆域地表宣泄洪水的通道，
•
是溪、川、江、河的总称。
• •河流 •
水流 泥沙 河床边界
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•沿河长按不同自然特征，河流划分为五个部分：
•1、河源——河流的起点，即河流最初具有地表水流形态的地方； •2、上游——直接连接河源，位于河流的上段； •3、中游——位于河流的中段； •4、下游——位于河流最下一段； •5、河口——河流的终点。
•最佳航道尺度 •——总成本最小时对应的航道尺度
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•航道尺度与成本关系图
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•（二）航道标准尺度的计算
•１、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
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•航道标准水深定义图
•设计船型标准 吃水(m)
•H = t + ΔH
• 富裕水深 (m)
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交通港站与枢纽
• 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，