航道整治課程設(shè)計(jì)報(bào)告--

1、-. z.*淺灘航道整治課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書治課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書班 級(jí)姓 名 學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3879357281.灘險(xiǎn)概況及整治方案 PAGEREF _Toc387935728 h 1HYPERLINK l _Toc3879357292.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)定和推算 PAGEREF _Toc387935729 h 1HYPERLINK l _Toc3879357302.1.設(shè)計(jì)水位 PAGEREF _Toc387935730 h 1HYPERLINK l _Toc3879357312.2.淺灘根本水尺設(shè)計(jì)水位 PAGEREF _Toc3879

2、35731 h 4HYPERLINK l _Toc3879357322.3.其它水尺設(shè)計(jì)水位 PAGEREF _Toc387935732 h 5HYPERLINK l _Toc3879357332.4.用比降法確定各斷面的設(shè)計(jì)水位 PAGEREF _Toc387935733 h 6HYPERLINK l _Toc3879357342.5.床沙粒徑確實(shí)定 PAGEREF _Toc387935734 h 6HYPERLINK l _Toc3879357352.6.斷面、和斷面、之間的河床糙率 PAGEREF _Toc387935735 h 7HYPERLINK l _Toc3879357363.整

3、治工程設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387935736 h 8HYPERLINK l _Toc3879357373.1.整治線寬度計(jì)算 PAGEREF _Toc387935737 h 8HYPERLINK l _Toc3879357383.2.整治線的布置 PAGEREF _Toc387935738 h 9HYPERLINK l _Toc3879357393.3.整治建筑物的布置 PAGEREF _Toc387935739 h 10HYPERLINK l _Toc3879357403.4.挖槽確實(shí)定 PAGEREF _Toc387935740 h 10HYPERLINK l _Toc38793

4、57414.水力計(jì)算 PAGEREF _Toc387935741 h 11HYPERLINK l _Toc3879357424.1.航道的沖刷校核 PAGEREF _Toc387935742 h 11HYPERLINK l _Toc3879357434.1.1.確定計(jì)算橫斷面 PAGEREF _Toc387935743 h 11HYPERLINK l _Toc3879357444.1.2.確定各計(jì)算斷面水面曲線 PAGEREF _Toc387935744 h 11HYPERLINK l _Toc3879357454.1.3.繪制水流平面圖 PAGEREF _Toc387935745 h 12H

5、YPERLINK l _Toc3879357464.1.4.流速比擬 PAGEREF _Toc387935746 h 16HYPERLINK l _Toc3879357474.2.設(shè)計(jì)水位時(shí)挖槽穩(wěn)定性校核 PAGEREF _Toc387935747 h 16HYPERLINK l _Toc3879357485.壩的縱橫斷面的設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算 PAGEREF _Toc387935748 h 17HYPERLINK l _Toc3879357495.1.材料選用及粒徑確定 PAGEREF _Toc387935749 h 18HYPERLINK l _Toc3879357505.2.丁壩的斷面尺寸

6、PAGEREF _Toc387935750 h 18HYPERLINK l _Toc3879357515.3.壩根的保護(hù) PAGEREF _Toc387935751 h 18HYPERLINK l _Toc3879357525.4.壩頭處理 PAGEREF _Toc387935752 h 18HYPERLINK l _Toc3879357535.5.丁壩壩基處理 PAGEREF _Toc387935753 h 18HYPERLINK l _Toc3879357545.6.丁壩壩面的防護(hù)措施 PAGEREF _Toc387935754 h 19HYPERLINK l _Toc3879357556

7、.挖槽縱橫斷面設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算 PAGEREF _Toc387935755 h 19-. z.灘險(xiǎn)概況及整治方案 該淺灘為平原河流順直河段上的過(guò)渡段沙質(zhì)淺灘，因?yàn)樯嫌斡幸唤闹蓿瑢?dǎo)致上游水流分汊形成分汊河道，洪水期來(lái)自上游的大量泥沙淤積在汊道出口兩水流交匯處，在退水時(shí)又不能被水流全部帶走，因此在枯水期形成礙航淺灘。能滿足航深要求的上、下深槽寬而淺，且水深相差不大，曲率甚小，但經(jīng)多年觀察，深槽仍然變化不大，根本穩(wěn)定；上、下邊灘低坦，過(guò)渡段河面寬闊，水流分散。采取整治筑壩和疏浚相結(jié)合的工程措施進(jìn)展整治。其具體整治措施為：沿溪線布置挖槽，吸引水流，增加航深；兩岸用對(duì)口丁壩束窄過(guò)渡段河面寬度，抬高邊灘

8、，穩(wěn)固中、枯水河槽及其主流方向，加大流速，提高水流輸沙能力，確保挖槽穩(wěn)定。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)定和推算設(shè)計(jì)水位由1963年長(zhǎng)江上游*基站日平均水位表得1963年水位保證率曲線計(jì)算表：1963年水位累計(jì)頻率計(jì)算表(表1)序號(hào)水位區(qū)間出現(xiàn)次數(shù)累計(jì)次數(shù)保證率%序號(hào)水位區(qū)間出現(xiàn)次數(shù)累計(jì)次數(shù)保證率%1110.272084813.152010.2721115916.163010.2722137219.734120.552398122.195130.8224109124.936030.82251310428.497030.82261612032.888141.1271913938.089371.9228191584

9、3.2910182.19293118951.7811192.47301620556.16123123.29311722260.82134164.38322224466.85143195.21332226672.88152215.75341428076.71165267.12352230282.74173297.95364434694.79184339.04371235898.081974010.96387365100在該曲線上可找得1963年保證率為95%的水位為30.29m。根據(jù)1955年到1974年的水文資料可得表2，作出累計(jì)頻率曲線并按P-III型曲線求矩適線法配線圖2，可得到當(dāng)Cs=3

10、Cv時(shí)，理論曲線與實(shí)測(cè)點(diǎn)的擬合程度最好，所以取保證率為95%的水位為30.2m，即為基站的設(shè)計(jì)水位。*水位站保證率為95%的水位累計(jì)頻率計(jì)算表表2序號(hào)按大小排列年份保證率為P=95%的水位(m)最枯水位起ymK=y/y*K-1(K-1)2P=m/(n+1)*100%1197031.051.231.980.980.964.762197330.91.081.740.740.559.523196230.780.961.550.550.314.294196130.740.921.480.480.2319.055196830.670.851.370.370.1423.816196930.660.841.

11、350.350.1228.577196030.60.781.260.260.0733.338196430.460.641.030.03038.19195530.40.580.93-0.07042.8610195930.380.560.9-0.10.0147.6211196730.380.560.9-0.10.0152.3812197430.350.530.85-0.150.0257.1413196330.290.470.76-0.240.0661.914195630.260.440.71-0.290.0866.6715195730.260.440.71-0.290.0871.431619653

12、0.260.440.71-0.290.0876.1917197230.230.410.66-0.340.1280.9518195830.170.350.56-0.440.1985.7119197130.140.320.52-0.480.2390.4820196629.840.020.03-0.970.9495.24平均30.4410.621合計(jì)6.66E-164.19按P-III型曲線配線時(shí)，其理論計(jì)算表如表3，其中根據(jù)的值查表所得，而 ，理論累計(jì)頻率計(jì)算表表3Cv=0.4696Cs=2CvCs=3CvCs=4Cvp(%)p1Kp1Zp1p2Kp2Zp2p3Kp3Zp30.015.823.73

13、32.146.874.2332.457.984.7532.770.14.4453.0931.745.093.3931.935.773.7132.1212.9832.431.313.272.5431.43.552.6731.4851.8681.8830.991.941.9131.011.991.9331.02101.341.6330.831.331.6230.831.311.6230.8350-0.3540.8330.34-0.220.930.38-0.290.8630.3575-0.730.6630.23-0.730.6630.23-0.720.6630.2390-1.1420.4630.11

14、-1.040.5130.14-0.920.5730.1795-1.3380.3730.05-1.170.4530.1-0.980.5430.1699-1.6330.2329.96-1.320.3830.06-1.040.5130.14淺灘根本水尺設(shè)計(jì)水位 基站與淺灘的相關(guān)計(jì)算表如下表4，并以此為依據(jù)推求表示淺灘設(shè)計(jì)水位與基站設(shè)計(jì)水位的相關(guān)關(guān)系的回歸方程，即水位相關(guān)法。基站和淺灘水位相關(guān)計(jì)算表表4項(xiàng)次基站*淺灘y*-*y-y*(*-*)2(y-y*)2(*-*)(y-y*)132.2831.350.40.570.160.320.23232.6731.610.790.830.620.690.663

15、33.1232.281.241.51.542.251.86433.2232.611.341.831.83.352.45533.0532.271.171.491.372.221.74632.8131.840.931.060.861.120.99732.5831.750.70.970.490.940.68832.3331.290.450.510.20.260.23932.2131.150.330.370.110.140.121032.1130.920.230.140.050.020.03113230.850.120.070.0100.011231.9530.820.070.040001331.88

16、30.78000001431.8430.7-0.04-0.0800.0101531.8130.64-0.07-0.1400.020.011631.830.55-0.08-0.230.010.050.021731.7630.53-0.12-0.250.010.060.031830.730.44-1.18-0.341.390.120.41931.5830.37-0.3-0.410.090.170.122031.5630.32-0.32-0.460.10.210.152131.5430.3-0.34-0.480.120.230.162231.530.27-0.38-0.510.140.260.192

17、331.4430.2-0.44-0.580.190.340.262431.430.18-0.48-0.60.230.360.292531.3430.1-0.54-0.680.290.460.372630.8229.42-1.06-1.361.121.851.442730.829.39-1.08-1.391.171.931.52830.7629.35-1.12-1.431.252.041.62931.6330.42-0.25-0.360.060.130.09總計(jì)924.49892.7-0.030.0813.3819.5515.63平均值31.8830.78根據(jù)上表中數(shù)據(jù)，首先計(jì)算均方差 相關(guān)系數(shù)

18、為： 顯著水平檢驗(yàn)：n=29，n-2=27，顯著水平取0.01，查表得，因?yàn)?，故是顯著的，可進(jìn)展相關(guān)分析計(jì)算，關(guān)系是密切的。計(jì)算回歸系數(shù)：建立y倚*的回歸方程：因基站設(shè)計(jì)水位為30.2m，代入上述回歸方程得淺灘設(shè)計(jì)水位為其它水尺設(shè)計(jì)水位根據(jù)資料提供的三組數(shù)據(jù)列表計(jì)算如表5，該表是根據(jù)各水尺與根本水尺相關(guān)水位資料用瞬時(shí)水位法推求而得。其它水尺設(shè)計(jì)水位計(jì)算表表5日 期1#水尺2#水尺3#水尺根本水尺3.2129.4529.5229.3429.273.2429.329.3729.229.143.2729.2129.2829.0929.06與根本水尺水位差平均值0.160.230.05設(shè)計(jì)水位28.9

19、929.0628.8828.83用比降法確定各斷面的設(shè)計(jì)水位當(dāng)上下游兩水文站之間的水面比降不太均勻時(shí)采用如下公式以水尺2和水尺4計(jì)算，有所以斷面、的設(shè)計(jì)水位分別為床沙粒徑確實(shí)定根據(jù)提供的資料列出床沙粒徑級(jí)配表表6：淺灘槽沙粒徑級(jí)配表表6篩孔直徑mm篩內(nèi)泥沙重量g小于*粒徑的沙重g小于*粒徑的沙重占總重的百分比(%)70563.05100545.04518.0192322.52495.4988211.26484.2386139.41444.82790.533.78411.04730.25101.34309.7550.1197.05112.6520.010.05112.6500 列表計(jì)算床沙粒徑的

20、加權(quán)平均值表7，得。加權(quán)平均粒徑計(jì)算表7篩孔直徑mm平均粒徑dmm各組沙重量g各組沙重百分比Pi(%)Pi*d75645.0480.483422.5240.1622.511.2620.0511.539.4170.1050.50.7533.7860.0450.250.38101.34180.0680.10.18197.05350.0630.050.08112.6520.010.016加權(quán)平均粒徑(mm)0.987斷面、和斷面、之間的河床糙率 基站設(shè)計(jì)水位：30.43 基站整治水位： 整治流量： 繪圖水位：29.55m 淺灘整治水位： 現(xiàn)給定斷面、在整治水位時(shí)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e分別為：22213331

21、2611311mAmAmA 給定斷面、和斷面、之間的距離分別為：m8.3392.5282312lml 給定水面寬度mBBB6935，河道為寬淺河道，則糙率的計(jì)算公式如下：根據(jù)上述公式計(jì)算得斷面、和斷面、之間的糙率分別為：，所以，河床糙率為：整治工程設(shè)計(jì)整治線寬度計(jì)算1水力學(xué)法：2輸沙平衡法：所以，有則所以，整治線寬度。綜合水力學(xué)法和輸沙平衡法的計(jì)算結(jié)果，取整治線寬度。整治線的布置根據(jù)上述計(jì)算有淺灘設(shè)計(jì)水位為28.83m，而繪圖水位為29.55m，因此，在圖上勾勒出設(shè)計(jì)水位時(shí)礙航的淺灘，即水深小于1.5+29.55-28.83=2.22m的等深線。作出從上深槽到下深槽的深泓線，然后根據(jù)該深泓線的

22、走向并以其為中線布置出寬度為500m的整治線，且左岸整治線上游與江心洲尾相連接。整治建筑物的布置 按從上至下的順序布置兩岸丁壩。第一座丁壩宜在水深稍淺或適航的斷面上，壩間距按前壩投影長(zhǎng)度的12倍確定，各壩按從上至下、左單右雙面向下游分左右的習(xí)慣編號(hào)。挖槽確實(shí)定將溪線修直作挖槽軸線并繪出挖槽平面布置圖，在淺灘上段、中段和下段垂直溪線點(diǎn)繪挖槽斷面以整治線為邊線，計(jì)算挖槽水深。取與設(shè)計(jì)航深相近或稍深的計(jì)算值作挖槽設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)水位時(shí)，淺灘上整治線寬度*圍內(nèi)的過(guò)水?dāng)嗝嬖谒钭钚√庍x取，且斷面垂直于整治線面積。所以挖槽前平均水深取時(shí)挖槽后設(shè)計(jì)水位下的水深取時(shí)挖槽后設(shè)計(jì)水位下的水深對(duì)上述兩種情況進(jìn)展比擬：

23、兩種情況下的值均大于1，均滿足挖槽設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)水位下的通航水深，當(dāng)時(shí)，與之較接近對(duì)兩種情況的挖槽工程量進(jìn)展估算，可得到當(dāng)時(shí)，工程量相對(duì)較小 根據(jù)以上分析，取挖槽寬度，挖槽水深比擬合理。繪圖水位時(shí)的挖槽水深為水力計(jì)算航道的沖刷校核確定計(jì)算橫斷面取每一丁壩壩頭斷面為計(jì)算斷面。根據(jù)丁壩布置的平面圖可得2號(hào)和3號(hào)丁壩壩頭在同一斷面上，因此，所取的計(jì)算斷面共有三個(gè)。確定各計(jì)算斷面水面曲線淺灘河段修筑丁壩后，水面將發(fā)生變化，丁壩上游水位雍高，丁壩處水面比降增大，雍水高度按如下公式計(jì)算：水面曲線示意圖圖4整治水位時(shí)各丁壩壩頭斷面的過(guò)水?dāng)嗝嫘螒B(tài)，由公式求出各斷面的平均水深如下：1015.52H各丁壩的雍水高度

24、計(jì)算如下：根據(jù)上述計(jì)算調(diào)整整治水位，各丁壩壩頭頂高程分別為繪制水流平面圖按累積流量法繪制水流平面圖，其具體步驟如下：根據(jù)地形圖確定計(jì)算斷面，即為1中所確定的計(jì)算斷面；根據(jù)地形變化折點(diǎn)或平均將各斷面沿河寬分成8個(gè)試算流帶；按計(jì)算各試算流帶的條件流量，累加得到累積條件流量。以河寬為橫坐標(biāo)，累積流量為縱坐標(biāo)，繪累積條件流量分布曲線。累積條件流量在右岸為零，在左岸為其總和；按7個(gè)流帶等分累積條件總流量，從各分點(diǎn)作水平線與累積條件流量曲線相交，再將各交點(diǎn)投影到斷面的水面上，得各條件流帶的寬度與分界點(diǎn)；校核各條件流帶的條件流量是否相等，假設(shè)不等，將流帶寬度略作調(diào)整，重復(fù)計(jì)算，直至各流帶條件流量的誤差小于5

25、%為止。在調(diào)整各流帶寬度可根據(jù)流帶的平均條件流量按下式近似估算：表8表10以平順曲線連接河道各斷面各流帶相應(yīng)的分界點(diǎn)，得水流平面圖；格子號(hào)數(shù)12345678格子寬b(m)62.62562.62562.62562.62562.62562.62562.62562.625格子深H(m)2.2172.1512.2282.2822.5231.8161.3491.280格子計(jì)算深H(m)2.4672.4012.4782.5322.7732.0661.5991.530282.063269.601284.192294.588342.747209.856136.898127.254282.063551.6648

26、35.8561130.4441473.1911683.0471819.9451947.199流帶寬58.94061.81058.74056.50057.08073.590134.480流帶深2.1972.1502.2202.2792.2241.9471.365流帶計(jì)算深2.4472.4002.4702.5292.4742.1971.615261.870265.907265.094265.211258.287273.240298.949流帶面積144.226148.344145.088142.889141.216161.677217.185流帶平均流速0.6580.6400.6540.6640.

27、6720.5870.437斷面1 表8格子號(hào)數(shù)1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 格子寬b(m)62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 62.625 格子深H(m)1.802 1.981 1.937 1.951 1.785 1.947 2.235 2.416 格子計(jì)算深H(m)2.052 2.231 2.187 2.201 2.035 2.197 2.485 2.666 207.539 238.539 230.773 233.216 204.659 232.527 285.50

28、7 321.016 207.539 446.078 676.851 910.067 1114.725 1347.252 1632.759 1953.775 流帶寬b(m)82.590 74.700 75.790 84.060 72.160 58.780 52.810 流帶深H(m)1.836 1.938 1.945 1.853 1.981 2.259 2.454 流帶計(jì)算深H(m)2.086 2.188 2.195 2.103 2.231 2.509 2.704 281.302 275.494 280.954 290.175 274.857 272.328 277.147 流帶面積172.28

29、3 163.444 166.359 176.778 160.989 147.479 142.798 流帶平均流速0.551 0.581 0.571 0.537 0.590 0.644 0.665 斷面2 表9格子號(hào)數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8 格子寬b(m)57.557.557.557.557.557.557.557.5格子深H(m)1.5661.7322.0092.5902.6052.5092.3312.800格子計(jì)算深H(m)1.8161.9822.2592.8402.8552.7592.5813.050155.423179.803223.618336.548330.395312.05

30、3279.220369.438155.423335.225558.843895.3901225.7851537.8381817.0582186.495流帶寬b(m)104.23073.87048.81048.35050.68055.69078.290流帶深H(m)1.6372.0292.5572.6372.5102.4201.932流帶計(jì)算深H(m)1.8872.2792.8072.8872.7602.6702.182300.391291.565272.701282.993275.243286.191287.403流帶面積196.682168.350137.010139.586139.8771

31、48.692170.829流帶平均流速0.4830.5650.6940.6810.6790.6390.556 斷面3 表10 斷面1 斷面2 斷面3流速比擬計(jì)算各個(gè)橫斷面航道*圍內(nèi)各個(gè)流帶床沙的起動(dòng)流速并與該流束的平均流速比擬，從而判斷整治水位時(shí)航道是否沖刷，以及整治線寬度是否適宜。啟動(dòng)流速計(jì)算公式如下：列表計(jì)算各斷面在整治水位時(shí)的平均流速和泥沙的啟動(dòng)流速表11。根據(jù)該表計(jì)算結(jié)果可以得到各斷面的平均流速均大于其泥沙的啟動(dòng)流速，且隨水流方向依次增大，各斷面滿足也在1.11.3之間，所以，整治水位時(shí)航道滿足沖刷要求，整治線寬度適宜。各斷面流速計(jì)算表表11斷面編號(hào)123流帶寬(m)流速(m)流帶寬(

32、m)流速(m)流帶寬(m)流速(m)58.94 0.66 82.59 0.551 104.23 0.48 61.81 0.64 74.70 0.581 73.87 0.56 58.74 0.65 75.79 0.571 48.81 0.69 56.50 0.66 84.06 0.537 48.35 0.68 57.08 0.67 72.16 0.590 50.68 0.68 73.59 0.59 58.78 0.644 55.69 0.64 134.48 0.44 52.81 0.665 78.29 0.56 加權(quán)平均流速0.59 0.58 0.59 啟動(dòng)流速0.51 0.51 0.52 設(shè)計(jì)

33、水位時(shí)挖槽穩(wěn)定性校核根據(jù)公式，可求得開挖前挖槽*圍內(nèi)平均流速：式中：為施挖前挖槽*圍內(nèi)平均水深施挖后挖槽內(nèi)的平均流速：式中：為平均開挖深度；為開挖斷面面積令施挖后挖槽*圍內(nèi)平均流速增大倍數(shù)為，則：開挖前挖槽*圍內(nèi)平均流速：斷面b1-1693.513110.87126.33474680.930.342-2693.512610.87126.33447790.930.363-3693.513330.87126.33486680.930.33開挖后挖槽中的平均流速：斷面1-182.441.3740.0631.742.570.802-282.441.3740.0651.722.570.803-382.4

34、41.3740.0621.542.570.80上式計(jì)算成果說(shuō)明：挖槽*圍內(nèi)開挖后的流速均大于開挖前的流速，根本滿足穩(wěn)定校核中提出的流速要求。壩的縱橫斷面的設(shè)計(jì)和工程量計(jì)算按拋石壩設(shè)計(jì)。利用塊石拋筑丁壩，一般平原河流中多用直徑小于的石塊，每塊重量通常小于，以適應(yīng)機(jī)械化較低時(shí)用人工拋筑，但在流急的山區(qū)河流，有涌潮的河口或受風(fēng)浪作用的海堤工程，石塊應(yīng)大些，如川江上拋筑的塊石有達(dá)數(shù)噸重的。拋石丁壩的一些要求如下：材料選用及粒徑確定拋石壩的石質(zhì)，要選未風(fēng)化的不溶與水的巖石，忌用頁(yè)巖和疏松的礫巖等。一般多用花崗巖、砂巖、玄武巖和石灰?guī)r。塊石應(yīng)具有合理的級(jí)配，壩深不宜采用片狀石，壩體應(yīng)按設(shè)計(jì)要求嵌砌結(jié)實(shí)。丁壩的斷面尺寸實(shí)體丁壩橫斷面多呈梯形。壩頂寬一般采用，川江上寬達(dá)左右。施工機(jī)具是確定頂寬的重要因素。為使拋石丁壩的壩身穩(wěn)定，總是將上下游面做成一定邊坡，一般上游坡面為，下游坡面為左右。為了防止丁壩全部長(zhǎng)度驟然同時(shí)過(guò)水，而引起河床的急劇變化，應(yīng)將丁壩設(shè)計(jì)成斜向河心的縱坡。試驗(yàn)證明，有縱坡的丁壩較平頂?shù)亩慰梢詼p輕壩根附近的沖刷?？v坡的大小，決定于壩長(zhǎng)和與丁壩相接的河岸高度，