1、-. z.*淺灘航道整治課程設計說明書治課程設計說明書班 級姓 名 學 號指導教師目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3879357281.灘險概況及整治方案 PAGEREF _Toc387935728 h 1HYPERLINK l _Toc3879357292.設計標準確實定和推算 PAGEREF _Toc387935729 h 1HYPERLINK l _Toc3879357302.1.設計水位 PAGEREF _Toc387935730 h 1HYPERLINK l _Toc3879357312.2.淺灘根本水尺設計水位 PAGEREF _Toc3879

2、35731 h 4HYPERLINK l _Toc3879357322.3.其它水尺設計水位 PAGEREF _Toc387935732 h 5HYPERLINK l _Toc3879357332.4.用比降法確定各斷面的設計水位 PAGEREF _Toc387935733 h 6HYPERLINK l _Toc3879357342.5.床沙粒徑確實定 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、治工程設計 PAGEREF _Toc387935736 h 8HYPERLINK l _Toc3879357373.1.整治線寬度計算 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.挖槽確實定 PAGEREF _Toc387935740 h 10HYPERLINK l _Toc38793

4、57414.水力計算 PAGEREF _Toc387935741 h 11HYPERLINK l _Toc3879357424.1.航道的沖刷校核 PAGEREF _Toc387935742 h 11HYPERLINK l _Toc3879357434.1.1.確定計算橫斷面 PAGEREF _Toc387935743 h 11HYPERLINK l _Toc3879357444.1.2.確定各計算斷面水面曲線 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.設計水位時挖槽穩定性校核 PAGEREF _Toc387935747 h 16HYPERLINK l _Toc3879357485.壩的縱橫斷面的設計和工程量計算 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 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.丁壩壩面的防護措施 PAGEREF _Toc387935754 h 19HYPERLINK l _Toc3879357556

7、.挖槽縱橫斷面設計和工程量計算 PAGEREF _Toc387935755 h 19-. z.灘險概況及整治方案 該淺灘為平原河流順直河段上的過渡段沙質淺灘，因為上游有一江心洲，導致上游水流分汊形成分汊河道，洪水期來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，但經多年觀察，深槽仍然變化不大，根本穩定；上、下邊灘低坦，過渡段河面寬闊，水流分散。采取整治筑壩和疏浚相結合的工程措施進展整治。其具體整治措施為：沿溪線布置挖槽，吸引水流，增加航深；兩岸用對口丁壩束窄過渡段河面寬度，抬高邊灘

8、，穩固中、枯水河槽及其主流方向，加大流速，提高水流輸沙能力，確保挖槽穩定。設計標準確實定和推算設計水位由1963年長江上游*基站日平均水位表得1963年水位保證率曲線計算表：1963年水位累計頻率計算表(表1)序號水位區間出現次數累計次數保證率%序號水位區間出現次數累計次數保證率%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1955年到1974年的水文資料可得表2，作出累計頻率曲線并按P-III型曲線求矩適線法配線圖2，可得到當Cs=3

10、Cv時，理論曲線與實測點的擬合程度最好，所以取保證率為95%的水位為30.2m，即為基站的設計水位。*水位站保證率為95%的水位累計頻率計算表表2序號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6.66E-164.19按P-III型曲線配線時，其理論計算表如表3，其中根據的值查表所得，而 ，理論累計頻率計算表表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淺灘根本水尺設計水位 基站與淺灘的相關計算表如下表4，并以此為依據推求表示淺灘設計水位與基站設計水位的相關關系的回歸方程，即水位相關法。基站和淺灘水位相關計算表表4項次基站*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924.49892.7-0.030.0813.3819.5515.63平均值31.8830.78根據上表中數據，首先計算均方差 相關系數

18、為： 顯著水平檢驗：n=29，n-2=27，顯著水平取0.01，查表得，因為，故是顯著的，可進展相關分析計算，關系是密切的。計算回歸系數：建立y倚*的回歸方程：因基站設計水位為30.2m，代入上述回歸方程得淺灘設計水位為其它水尺設計水位根據資料提供的三組數據列表計算如表5，該表是根據各水尺與根本水尺相關水位資料用瞬時水位法推求而得。其它水尺設計水位計算表表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設計水位28.9

19、929.0628.8828.83用比降法確定各斷面的設計水位當上下游兩水文站之間的水面比降不太均勻時采用如下公式以水尺2和水尺4計算，有所以斷面、的設計水位分別為床沙粒徑確實定根據提供的資料列出床沙粒徑級配表表6：淺灘槽沙粒徑級配表表6篩孔直徑mm篩內泥沙重量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 列表計算床沙粒徑的

20、加權平均值表7，得。加權平均粒徑計算表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加權平均粒徑(mm)0.987斷面、和斷面、之間的河床糙率 基站設計水位：30.43 基站整治水位： 整治流量： 繪圖水位：29.55m 淺灘整治水位： 現給定斷面、在整治水位時的過水斷面面積分別為：22221333

21、12611311mAmAmA 給定斷面、和斷面、之間的距離分別為：mm8.3392.5282312lml 給定水面寬度mBBmBBB6935糙率的計算公式如下：根據上述公式計算得斷面、和斷面、之間的糙率分別為：，所以，河床糙率為：整治工程設計整治線寬度計算1水力學法：2輸沙平衡法：所以，有則所以，整治線寬度。綜合水力學法和輸沙平衡法的計算結果，取整治線寬度。整治線的布置根據上述計算有淺灘設計水位為28.83m，而繪圖水位為29.55m，因此，在圖上勾勒出設計水位時礙航的淺灘，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，然后根據該深泓線的走向并以其

22、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慣編號。挖槽確實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繪挖槽斷面以整治線為邊線，計算挖槽水深。取與設計航深相近或稍深的計算值作挖槽設計依據。設計水位時，淺灘上整治線寬度*圍內的過水斷面在水深最小處選取，且斷面垂直于整治線面積。所以挖槽前平均水深取時挖槽后設計水位下的水深取時挖槽后設計水位下的水深對上述兩種情況進展比擬：兩種情況下

23、的值均大于1，均滿足挖槽設計要求設計水位下的通航水深，當時，與之較接近對兩種情況的挖槽工程量進展估算，可得到當時，工程量相對較小 根據以上分析，取挖槽寬度，挖槽水深比擬合理。繪圖水位時的挖槽水深為水力計算航道的沖刷校核確定計算橫斷面取每一丁壩壩頭斷面為計算斷面。根據丁壩布置的平面圖可得2號和3號丁壩壩頭在同一斷面上，因此，所取的計算斷面共有三個。確定各計算斷面水面曲線淺灘河段修筑丁壩后，水面將發生變化，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算：水面曲線示意圖圖4水面曲線示意圖圖4整治水位時各丁壩壩頭斷面的過水斷面形態，由公式求出各斷面的平均水深如下：1015.52H各丁壩的

24、雍水高度計算如下：根據上述計算調整整治水位，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：根據地形圖確定計算斷面，即為1中所確定的計算斷面；根據地形變化折點或平均將各斷面沿河寬分成8個試算流帶；按計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，累積流量為縱坐標，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個流帶等分累積條件總流量，從各分點作水平線與累積條件流量曲線相交，再將各交點投影到斷面的水面上，得各條件流帶的寬度與分界點；校核各條件流帶的條件流量是否相等，假設不等，將流帶寬度略作調整，重復計算，直至各流帶條件流量的誤

25、差小于5%為止。在調整各流帶寬度可根據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的分界點，得水流平面圖；格子號數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格子計算深H(m)2.4672.4012.4782.5322.7732.0661.5991.530282.063269.601284.192294.588342.747209.856136.898127.254282.063551.

26、664835.8561130.4441473.1911683.0471819.9451947.199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0.6580.6400.6540.6

27、640.6720.5870.437斷面1 表8格子號數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 28

28、5.507 321.016 207.539 446.078 676.851 910.067 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17

29、2.283 163.444 166.359 176.778 160.989 147.479 142.798 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格子號數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格子計算深H(m)1.8161.9822.2592.8402.8552.7592.5813.050155.423179.803223.618336.548330.39531

30、2.053279.220369.438155.423335.225558.843895.3901225.7851537.8381817.0582186.495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.

31、877148.692170.829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流速比擬計算各個橫斷面航道*圍內各個流帶床沙的起動流速并與該流束的平均流速比擬，從而判斷整治水位時航道是否沖刷，以及整治線寬度是否適宜。啟動流速計算公式如下：列表計算各斷面在整治水位時的平均流速和泥沙的啟動流速表11。根據該表計算結果可以得到各斷面的平均流速均大于其泥沙的啟動流速，且隨水流方向依次增大，各斷面滿足也在1.11.3之間，所以，整治水位時航道滿足沖刷要求，整治線寬度適宜。各斷面流速計算表表11斷面編號123流帶寬(m)流速(m)

32、流帶寬(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 加權平均流速0.59 0.58 0.59 啟動流速0.51 0.51 0.5

33、2 設計水位時挖槽穩定性校核根據公式，可求得開挖前挖槽*圍內平均流速：式中：為施挖前挖槽*圍內平均水深施挖后挖槽內的平均流速：式中：為平均開挖深度；為開挖斷面面積令施挖后挖槽*圍內平均流速增大倍數為，則：開挖前挖槽*圍內平均流速：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1-182.441.3740.0631.742.570.802-282.441.3740.0651.722.570.803-3

34、82.441.3740.0621.542.570.80上式計算成果說明：挖槽*圍內開挖后的流速均大于開挖前的流速，根本滿足穩定校核中提出的流速要求。壩的縱橫斷面的設計和工程量計算按拋石壩設計。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，以適應機械化較低時用人工拋筑，但在流急的山區河流，有涌潮的河口或受風浪作用的海堤工程，石塊應大些，如川江上拋筑的塊石有達數噸重的。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，要選未風化的不溶與水的巖石，忌用頁巖和疏松的礫巖等。一般多用花崗巖、砂巖、玄武巖和石灰巖。塊石應具有合理的級配，壩深不宜采用片狀石，壩體應按設計要求嵌砌結實。丁壩的斷面尺寸實體丁壩橫斷面多呈梯形。壩頂寬一般采用，川江上寬達左右。施工機具是確定頂寬的重要因素。為使拋石丁壩的壩身穩定，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度驟然同時過水，而引起河床的急劇變化，應將丁壩設計成斜向河心的縱坡。試驗證明，有縱坡的丁壩較平頂的丁壩可以減輕壩根附近的沖刷?？v坡的大小，決定于壩長和與丁壩相接的河岸高度，