港航工程与规划课件第三章 航道及航道规划

Ⅰ
3000
驳船 (1) 90.0×16.2× 3.5 (2) 货船 95.0×16.2× (3) 3.2
125 250
3.5~4 100 195 .0 70 135
黑龙江水系航道尺度
珠江三角洲至港澳内河航道尺度
限制性航道尺度
3、航道尺度
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。
较大的航道尺度，能通航较大的船舶， 完成较大的运量，可以降低运输成本， 提高水运经济效益，但航道尺度的提高 并不是无止境的，它受到河流自然条件的制约。
分节驳和普通驳对队形式 a)全分节驳队； b）半分节驳队； c)普通驳队 注：分节驳一端或二端线型为箱型的驳船型式，分节驳玄侧均为直壁式。
3）船队运输是由推船或拖船与驳船组成。
4）内河轮驳船队分拖驳船队和顶推船队两种。
编队航行的优点：运量大，比单船行驶运输单价低。
编队方式： （1）拖带船队：拖轮在前，由 缆索拖带后面的驳船队。
ΔH=∆T1+∆T2+∆T3+∆T4
2）航道度宽
航道标准宽度是指在设计最低通航水位下具有航道标准水深的宽度。
据船舶航行密度和航道条件，可设计成双线航道和单线航道。
单、双向航道的判别公式如下：
LK<0.5tv
式中：LK——航道段长度（km）； t—— 平均船舶间隔时间(或单船)宽度（h）； v——船舶最大航速（km/h）。
第二节 航道标准与航道尺度
为了保证设计船舶（船队）在通航期内能安全、方便地航行， 航道必须具备必要的通航条件，它们包括： (1) 航道尺度条件：包括足够的水深、宽度和弯曲半径； (2) 足够的水上净空：包括净空高度和宽度； (3) 合适的水流条件：包括流速、比降和流态。
赤水河葫市滩空驳上滩
武汉长江二桥水域
净宽系指相邻两桥墩内侧表面之前的最小距离， 一般皆按单向船队通过(即不考虑在桥孔内错船)所 需的宽度确定。 净空高度是指设计最高通航水位往上至跨河建筑 物底部的垂直距离，其数值为设计船舶空载高度 与安全富裕高度之和。
通航净空示意图：
通航净空尺度
Bm1=BF+△Bm+Pd
Bm2=2BF+b+△Bm+Pd+Pu
航迹带宽度
航迹带宽度不仅取决于船队宽度，还 与船队长度、船队操纵性能及航行条 件等因素有关，船队的操纵性能和航 行条件等因素对航迹宽度的影响，集 中反映在航行漂角β上。
航行漂角β
船舶在航行过程中，由于受外界因素影响，船舶会 偏离航向。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，即通常所说 的航行漂角。
C 弯曲段航道宽度的确定 船舶在弯道航行时，其航迹带宽度要比直线段宽的多 弯曲段航道宽度应根据弯曲半径、流速、流态、船舶 (或船队)长度及操纵性能等因素确定。 顶推船队，当弯曲半径小于等于3倍设计船长时，必 须在直线段航道宽度基础上加宽；当弯曲半径大于3 倍设计船队长度，但小于6倍设计船队长度时，应根 据水流等具体条件确定加宽值。
H=T+ΔH
H ——航道标准水深（m）； T ——设计船型标准吃水（m）； ΔH——富裕水深（m），可从表3-中选用。
富裕水深可由表选取，也可根据影响富裕水深诸因素加以确定。
航道等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
富裕水深(m)
0.4~0.5
0.3~0.4
0.3~0.4
0.2~0.3
0.2~0.3
0.2
0.2
富裕水深组成 船舶航行下沉量(动吃水)∆T1； 波浪引起的船舶摇摆等所增加的吃水∆T2； 航道淤积； 风吹造成的水面下降(在宽广水域)； 施工预留超深； 船舶编队引起的吃水增(减)值∆T3； 水位、水深测报误差； 触底安全富裕量∆T4。 富裕水深确定
2、通航水流条件一般要符合以下要求
山区性河流航道内的最大纵向表面流速和局部比降， 应 能满足标准船舶（队）自航上滩的要求。 船闸上下引航道进出口、取水工 程的进口及排水工程出口处，航 道横向流速不宜超过0.3m／s，回 流流速不宜超过0.4m／s。
5）航道净空尺度
通航净空尺度即为水上过河建筑物通航净高和净宽尺度的总称。
第三节 航道规划
航道工程项目的完成一般要经过下述6 个阶段：
①预可行性研究阶段；
②工程可行性研究阶段； ③初步设计阶段； ④科学试验研究阶段； ⑤施工图设计阶段； ⑥工程实施阶段。
长江三角洲地区高等级航道规划案例
1、长江三角洲简介
长江三角洲指长江 和钱塘江在入海处冲 积成的三角洲。北起 通扬运河，南抵杭州 湾，西至镇江、扬州 ，东到海边，包括江 苏省东南部和上海市 ，浙江省东北部，面 积约5万平方千米。
航道等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
船舶吨级（t）
3000
2000
1000
500
300
100
50
（二）按航道的管理属性划分 1、国家航道（national waterway） 2、地方航道（local waterway） 3、专用航道（special-pourse waterway） （三）按按航道所处地域划分 1、内河航道是河流、湖泊、水库内的航道以及运河和 通航渠道的总称 2、沿海航道原则上是指位于海岸线附近，具有一定边 界可供海船航行的航道。 （四）按航道形成的因素划分 1、天然航道 ：natural navigable waterway 2、渠化航道：channelized waterway 3、人工航道：artificial navigable waterway
R/L 5.5~5.9 5.6~6.8
航道等级 Ⅲ Ⅲ
襄樊武汉 南昌湖口
株洲城陵矶 岷江 乌江 西江干流
平原 平原
平原 山区 山区 丘陵
340 340
720 350 300 300
3.0 3.0
3.0~4.3 4.6~5.4 4.6~6.5 3.1
Ⅳ Ⅳ
Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅲ
4）航道水流条件 1、通航水流条件的要求
3) 航道弯曲半径
航道弯曲半径是指弯曲航道中心线的曲率半径。航道 最小弯曲半径R是指保证标准船队安全通过的最小弯曲 半径。 一般情况下，取顶推船队长度的3倍，或拖带船队中 最大单船长度的4倍作为航道最小弯曲半径。
实际航道采用的弯道最小曲率半径
河段名称 宜宾—重庆 重庆宜昌
河道特征 山区 山区
R值(m) 560 750
（2）顶推舰队：推轮在驳船 后面，与驳船联结成整体。
拖带船队
逆流：多采取单排并列式 顺流：多采取单排一列式 特点： （1）阻力大，运价高， （2）软联结，要求的航 道条件低 ，Rmin 较顶推船 队小。
顶推船队
① 普通驳顶推船队 ② 分节驳顶推船队：由统一规格的驳节组成
特点：改善整体线型，可提高航速；便于建造，降低造价。 船型丰满，增加运量。易于标准化和系列化，操作性能较好。
满足上述条件，航道可采用单向航道，否则可采用双 向航道。
航道宽度的组成
航迹带宽度
船舶间错船富裕间距和克服岸吸作用的船舶
航道侧壁间富裕间距
A直线单向航道宽度
B直线双向航道宽度
C弯曲段航道宽度的确定
A 直线单向航道宽度
B1=BF+2d BF=BS+Lsi源自文库β
B1——直线段单线航道标准宽度(m)； BS—— 设计船队(或单船)宽度(m)； BF—— 设计船队(或单船)航迹带宽度(m)； L——设计船队(或单船)长度，拖带船队为最大单船长度(m)； 较小，在计算时可取cosβ=1。 d——设计船队(或单船)外舷至航道边缘的安全距离(m)，船队 取(0.25~0.30) BF，单船 取(0.34~0.40) BF； β——航行漂移角(°)，Ⅰ~Ⅴ级航道取３°，Ⅵ和Ⅶ级航道取 ２°。
弯曲段的船舶（队）航行漂角
R/L
β（上水） β（下水）
R/L
β（上水） β（下水）
2.0
3.0 4.0
28°~35°
21°~25° 16°~20°
9°
5° 4°
5.0
6.0
13°~17°
11°~15°
3°
3°
航道富裕宽度
航道富裕宽度是保证船舶安全航行，不产生船吸和岸 吸现象的最小宽裕尺度。 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，船舶趋向大型化、高速 化，这一比值将会增加。根据资料，美国一般为 5.0~6.0，西欧一般不小于4.4，国际航运会议推荐的比 值达6.0~7.0。
2、通航标准与航道等级
《内河通航标准》(GB50139-2004) 航 道 尺 度（m） 航 道 船舶吨 等 级(t) 级 代表船型尺 度(m) (总长×型宽 ×设计吃水) 代表船舶、船队 船舶、船队 尺度（m） (长×宽×设 计吃水) 406.0×64.8 ×3.5 316.0×48.6 ×3.5 223.0×32.4 ×3.5 直线段 宽度 水深 单 线 双 线 弯 曲 半 径 120 0 950 670
BF=Bs+Lsinβ
Bm1——单孔单向通航净宽(m)； 穿越广州市区的珠江 BF ——船舶或船队航迹带宽度(m)； △B。——船舶或船队与两侧桥墩问的富裕宽度(m)，Ⅰ~Ⅴ级航道可取0.6倍航迹 带宽度，Ⅵ级和Ⅶ级航道可取0.5倍航迹带宽度； Pd ——下行船舶或船队偏航距(m)，可按表3-14取值； Bm2 ——单孔双向通航净宽(m)； b ——上下行船舶或船队会船时的安全距离(m)，可取船舶或船队宽度； Pu ——上行船舶或船队偏航距(m)，可取0.85倍下行偏航距； Bs ——船舶或船队宽度(m)； L ——顶推船队或货船长度(m)； β——船舶或船队航行漂角 (°)，Ⅰ~Ⅴ级航道取6°，Ⅵ、Ⅶ级航道取3°。
1、内河船舶的航行方式
1）内河船舶 内河顶推及拖带船队一般由一艘推船（拖船）顶推（拖带）， 一艘或多艘驳船组成的船队称顶推（拖带）船队。
推船和拖船是船队的动力部分； 驳船本身无动力，是船队中用以装载客货的部分。
2）内河顶推船队根据驳船类型的不同，可分为普 通驳顶推船队和分节驳顶推船队。
↓
分节驳船上实现“四无”， 即无舵（无操纵设备），无上层建筑，无人，无护舷材。 全分节驳船队由首驳、尾驳、中间驳组成 半分节驳船队只有首、尾驳而无中间驳
由于航道漂角较小，在计算时可取cosβ=1。
B 直线双向航道宽度
B2=BFd+BFu+d1+d2+c BFd=Bsd+Ldsinβ BFu= Bsu+Lusinβ
B2 ——直线段双向航道标准宽度（m）； BFd—— 下行船队(或单船)航迹带宽度(m)； BFu—— 上行船队(或单船)航迹带宽度(m)； d1 —— 下行船队(或单船)外舷至航道边缘的安全距离(m) d2 —— 上行船队(或单船)外舷至航道边缘的安全距离(m) c ——船队（或单船）会船时的安全距离（m）； Bsd——下行船队(或单船)宽度 (m)； Ld ——下行顶推船队长度，拖带船队为最大单船长度(m)； Bsu——上行船队(或单船)宽度 (m)； Lu ——上行顶推船队长度，拖带船队为最大单船长度(m)； β——航行漂移角(°)，Ⅰ~Ⅴ级航道取３°，Ⅵ和Ⅶ级航道取２°。 d1+d2+c ——各项安全距离之和，船队可取0.50~0.60倍上行和下行航迹带宽 度，单船可取0.67~0.80倍上行和下行航迹带宽度。
航道标准尺度
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
在设计最低通航水位下的航道标准水深 航道标准宽度 航道最小弯曲半径 在设计最高通航水位时跨河建筑物的净空高度和净空宽度
1）航道水深
航道标准水深是指在设计最低通航水位下，航道宽度范围内 的浅滩最小水深，也称航道设计水深。 航道标准水深由设计船型的标准吃水和富裕水深两部分组成：
第三章 航道及航道规划
本章主要内容：
第一节 航道及航道分类
第二节 航道标准与航道尺度
第三节 航道规划
第一节 航道及航道分类
1、以组织水上运输为目的所规定或设置的船舶安全航行的通道，称为航道。
长江上游神背嘴航道
湘江三汊矶航道
2、航道分类 （一）按航道的级别划分 1、等级航道：我国划分Ⅰ～Ⅶ级航道； 2、等外级航道：通航标准低于Ⅶ级的航道。
（1） 表面流速、局部比降不能过大，船舶推力应能克 服航行阻力。 水流阻力：大小与船体形态和船舶对水航速有关，阻 力与速度的平方成正比。 坡降阻力：
R＝eWi 1
（2）横向流速不能过大，否则将船舶推离航道。 （3）要有适于航行的流态。
• 在天然山区河流，因河床地形不规则，当断面平均流速达到 3m/s以上时。各种不良水流流态露出峥嵘面貌，航行困难。驾驶人 员需熟悉船舶性能和水流特性谨慎操作。