航道工程课程设计任务书(卓越)

通过运量发展预测可知，本项目（石门至茅草街）河段航道和枢纽通航建筑物若能 升级至通航 1000t 级船舶后，预测 2020 年水路运量达到 2100 万 t，其中艳洲航电枢纽 通过量 590 万 t；2030 年水路运量达到 4100 万 t，其中艳洲航电枢纽通过量 1200 万 t； 2040 年水路运量达到 5035 万 t，其中艳洲航电枢纽通过量 1470 万 t。
根据澧水航道现状，为实现千吨级航道建设规划，确保 1000t 级船舶从石门 直接通航至城陵矶。根据澧水石门至澧县航道建设工程的技术要求，必须对艳洲
枢纽船闸工程进行改造。
图 1.1 艳洲枢纽位置示意图
艳洲枢纽是澧水梯级开发的最末一级。控制流域面积 15515km2，占澧水流域 面积的 83.49%。枢纽工程现状：枢纽工程由电站（右汊艳洲电站，以下简称右 汊电站；左汊乔家河电站，以下简称左汊电站）、船闸、泄水闸、滚水坝、公路 桥等组成（见图 1.2～图 1.7），具有发电、交通、灌溉、航运等综合效益。
计算正确
1
6
连接段航道整治线及整治建筑物（或挖槽）的布 置
布置合理
1
7 工程量计算
计算正确
2
8 设计计算说明书和图纸整理
设计计算说明书文字应通顺、
工整，表达清楚；设计图纸清
4
晰、线条规范。
合计：
15 天（3 周）
四、提交成果
（1）设计计算说明书 1 份，严格按照“课程设计计算说明书（论文）撰写 规范” 撰写；
图 1.2 艳洲枢纽布置现状示意图
图 1.3 艳洲枢纽泄水闸 图 1.4 艳洲枢纽滚水坝
图 1.5 艳洲枢纽现船闸 图 1.6 艳洲枢纽右汊电站
图 1.7 艳洲枢纽左汊电站
1.2 艳洲枢纽船闸改造方案 由于现状条件限制，艳洲枢纽船闸改造的总体布置方案是：在艳洲上开挖
布置新船闸，保留原有船闸。新船闸主体在原艳洲船闸上游约 330m 处，在艳洲 上进行开挖布置，为Ⅲ级船闸。
（1）本人在实习单位从事船闸、航道整治相关工作或实习单位具有相关设 计内容的题目，均可以采用实习单位题目作为课程设计题目。
（2）不具备上述条件的同学，采用学校提供题目（见附件）。
二、设计任务
（一）枢纽工程及连接段航道总体规划布置设计 （二）船闸工程设计
（1）船闸总体设计 确定船闸的规模（基本尺度、线数、级数）；设计水位和各部分高程；引航 道尺度与布置；船闸通过能力及耗水量的计算等。 （2）船闸在枢纽中的布置（只要求 1 个方案） （3）输水系统设计 船闸输水系统的选型、布置及水力计算。 （4）船闸水工建筑物结构设计 闸首、闸室结构选型、尺寸拟定；闸室结构计算（要求至少计算 2 种工况）。 （三）连接段航道设计 （1）航道标准确定及航道尺度计算 （2）连接段航道整治线及整治建筑物（或挖槽）的布置 （四）工程量计算 要求只计算挖槽工程量和船闸闸室结构工程量。 （五）设计计算说明书和图纸整理 设计计算说明书文字应通顺、工整，表达清楚；设计图纸清晰、线条规范。
附件：学校提供设计题目及资料
澧水艳洲枢纽船闸改造工程课程设计 （部分资料为模拟资料）
1. 工程概况 1.1 艳洲枢纽现状
澧水是湖南省四大水系之一，位于湖南省西北部，地跨湘鄂两省边界地区。 干流在桑植县以上分为北、中、南三源，以北源为主源。沿江流经桑植、张家界、 慈利、石门、澧县，至津市小渡口注入西洞庭湖，干流全长 388km。流域面积 1.85 万km2，其中湖南占 84%。澧水属山区河流，滩多坡陡，总落差达 621m，平均比 降 1.83‰，水能资源丰富，总蕴藏量达 205.13 万kW，其中湖南境内 152.46 万 kW，占 75%。
桑植以上为澧水上游，全长 94km，河流蜿蜒于高山峻岭之中，山势崎岖， 两岸山峰海拔多在 1000m 以上，河谷深切，水流湍急，河床平均比降为 2.67‰。 上游目前建有贺龙、八斗溪 2 座枢纽。
桑植至石门为澧水中游，全长 232km，沿河峡谷与丘陵盆地相间，深潭与浅 滩交错出现，两岸山峰海拔多在 500m 左右，河床平均比降为 0.754‰。中游目 前建有鱼潭、花岩、木龙滩、红壁岩、宜冲桥、茶庵铺、慈利、茶林河、三江口 等 9 座枢纽。
三、设计要求与进度计划
序号
内容
1 资料整理、分析 2 船闸工程及连接段航道总体规划设计
基本要求 资料分析方法正确，结果合理 规划方法正确，方案合理
时间分配 (天数)
2
1
3 船闸输水系统的选择及水力计算
选型合理，计算正确
2
4
闸首、闸室结构的选型及闸室的稳定和强度等的 计算
选型合理，计算正确
2
5 连接段航道标准确定及航道尺度计算
水库死水位 主要建筑物设计洪水位 主要建筑物校核洪水位
船闸最高通航水位 船闸最低通航水位
艳洲枢纽水位、流量特征值表
频率
2% 0.5% 10% 与原枢纽工程 一致
上游水位(m) 40.17 39.17 45.96 47.05 44.44
35.17
下游水位(m)
45.16 46.22 43.79 30.80
相应流量(m3/s)
21700 26400 16000 106
2.4 建设标准 航道工程：拟按内河Ⅲ（3）级航道、通航 1000t 级船舶的尺度进行整治。航道通
航保证率为 95%； 船闸工程：新建艳洲船闸推荐的代表船型为： 1000t 货船：85m×10.8m×2.0m（长度×宽度×吃水，下同）； 500t 级货船：67.5m×10.8m×1.6m； 300t 级货船：55m×8.6m×1.3m。
（2）枢纽工程及连接段航道总体规划布置图 1 张； （3）船闸工程总体布置图 1 张，包括平面图、立面图； （4）船闸闸室结构图 1 张。
五、参考文献
[1]刘晓平，陶桂兰.渠化工程学[M]，人民交通出版社，2009 年 [2]渠化工程枢纽总体设计规范（JTS182-2009） [3]船闸总体设计规范（JTJ305-2001） [4]船闸输水系统设计规范（JTJ306-2001） [5]船闸水工建筑物设计规范（JTJ307-2001） [7]胡旭跃．航道整治[M]，人民交通出版社，1995 年 [8]航道整治工程技术规范（JTJ312-2003），人民交通出版社，2008 年 [9]疏浚工程技术规范（JTJ319-99），人民交通出版社，1999 年 [10]《内河通航标准》，人民交通出版社，2004
过坝运量预测结果表（单位：万 t）
梯级
来自百度文库运量
2010 年
2020 年
2030 年
2040 年
小计 上水 下水 小计 上水 下水 小计 上水 下水 小计 上水 下水
艳洲水电枢纽
34 29
5 590 140 450 1200 450 750 1470 550 920
2.3 水文资料
水位名称 水库正常蓄水位
澧水石门至澧县河段，属于澧水下游河段，其航道现状主要为：本河段建有 青山枢纽和艳洲枢纽，使得部分河段实现渠化。但由于枢纽的上下游水位不衔接， 加上两个枢纽船闸过船设施简陋、标准低（其中，艳洲船闸仅为 300t 级通航标 准），维护和管理跟不上，造成了事实上的断航。目前澧水石门至青山航道为Ⅴ 级航道，青山至津市航道现状为Ⅶ级航道（见图 1.1）。
新船闸上、下引航道采用逐渐过渡的方式分别与右汊上、下游衔接。下游 艳洲大桥处采用两孔通航，分别为上、下行航线（见图 1.8）。
90
90
电站
泄水闸 溢流坝
图 1.8 艳洲枢纽船闸改造方案示意图
2. 设计资料（部分资料为模拟资料） 2.1 地形图
见“澧水艳洲枢纽船闸总平面布置图”，该图中有一个初步布置图，同学们只能作 为参考，同学们应该将布置图删掉，根据自己设计情况重新布置。 2.2 运量预测
航道工程课程设计任务书
一、设计题目
根据卓越班《航道工程课程设计》教学大纲（0815200575）的要求，航道工程课 程设计以某船闸工程及其引航道连接段航道（或枢纽下游航道）设计为背景，是 将河流动力学及航道整治、渠化工程学、工程水文学、水力学和河流动力学等课 程所学的理论知识系统地、有机地结合起来进行综合锻炼的过程。因此，本次课 程设计题目，同学们根据实习单位的具体情况，可以采取以下方式选择：
艳洲枢纽正常挡水位 40.01m，回水里程为 21km。现有船闸为 300t 级，船闸 长 130m、宽 12m、门槛水深 2.5m，上游最高通航水位 40.01m，上游最低通航水 位 35.01m，下游最高通航水位 38.88m，下游最低通航水位 30.71m。右汊电站装 机 10 台，装机容量 30.3MW，左汊电站装机 2 台，装机容量 20MW 。
石门至津市为澧水下游，全长 62km，河谷开阔，流经澧阳平原，海拔 35～ 50m，河床平均比降为 0.204‰。下游目前建有青山、艳洲 2 座枢纽。
澧水中上游为灰岩沉积地区，易形成喀斯特地貌，沿途峡谷幽深，石壁耸立。 下游为第三纪红砂岩及第四纪冲击地区，易被剥蚀，形成低矮的丘陵、台地和冲 积平原，地势开阔平坦。
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2.5 地质资料 2.5.1 地基
（1）容重γ=27.0kN/m3； （2）允许承载力[R]=3000kPa； （3）变形模量E0=10×106kPa； （4）泊桑比μ=0.25； （5）抗剪强度：砼/岩面 f'=0.90，c'=700kPa，f=0.60。 2.5.2 回填土 （1）容重γ：γ饱=20.2kN/m3，γ天=18.5kN/m3； （2）允许承载力[R]：[R]水上=250kPa，[R]水下=180kPa； （3）压缩模量Es=8.5MPa； （4）抗剪强度：Φ水上=16°，Φ水下=14°，C水上=40kPa，C水下=30kPa。
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