（轮机工程专业论文）船舶吃水动态检测方法的研究.pdf

武汉理i ：人学硕+ 学位论文 摘要 长江作为世界第三大河，自然通航条件十分优越。内河航运可以利用天然河 道和人工河道，不占地或少占地，并具有运量大、成本低、能耗小、污染少等优 势。目前长江水系完成的货物周转量占全流域货物周转总量的3 0 以上，长江航 运在沿江经济发展中起着举足轻重的作用。 然而，随着长江通航需求的增长与长江水资源的不合理利用，长江流量急 剧减少，致使冬季枯水季节阻航甚至短时断航现象时有发生。这极大地限制了 长江航道的通航能力。当“超吃水 船舶冒险通过长江航道的浅险航段时，容 易导致搁浅，造成航道内泥沙的急剧淤积，严重破坏航道，不仅使航道遭受破 坏，而且影响航运畅通。 防止船舶搁浅断航事故的有效办法就是及时检测出船舶吃水深度。在枯水 季节浅水道两端，对过往船舶吃水深度进行动态检测，以防断航事故的发生。 开展对船舶吃水动态检测方法的研究进而研制出相应设备，对防止船舶超载而 导致的海事事故和断航事故的发生有着极其重要的作用。 作者主要完成了以下工作： l 、结合本课题的研究目的收集并整理了相关资料，通过分析声纳做为水下 测量的主要手段的原因，了解了声纳广泛的应用领域，进而初步提出了五种船 舶吃水动态检测方法。 2 、在此基础上，对上述五种检测方法进行比较分析，并通过实验验证了方 案的理论可行性。 。 3 、根据最优的侧扫声纳图象处理法，提出了进一步的动态检测船舶吃水的 可行性方案。 关键字：船舶吃水，声纳，动态检测方法 武汉理一r 人学硕士学何论文 a b s t r a c t b l e s s e db yt h en a t u r e ，y a n g t z er i v e r i st h em o s td e v e l o p e da n db u s i e s t n a v i g a b l er i v e rw i t ht h el a r g e s ts c a l ea m o n gc h i n a si n l a n dr i v e r s c o m p a r e dw i t h o t h e rt r a n s p o r tm o d e s ，b ym a k i n gu s eo ft h en a t u r a lc h a n n e l sa n dm a n m a d ew a t e r w a y s ，i n l a n dr i v e rn a v i g a t i o nc a na v o i do c c u p y i n gl a n do ro c c u p yl i t t l e l a n d i ti s c h a r a c t e r i z e d b yl a r g ec a r r y i n gc a p a c i t y , l o w c o s ta n d e n e r g y s a v i n g a n d e n v i r o n m e n t a lf r i e n d l i n e s s v o l u m eo ft h ey a n g t z er i v e r sc a r g ot r a n s p o r t a t i o ni s m o r et h a n3 0 o ft h et o t a lc a r g ot u r n o v e r s h i p p i n gi nt h ey a n g t z ef i v e rp l a y sav i t a l r o l ei nt h ed e v e l o p m e n to ft h ea r e a h o w e v e r ，w i t ht h eg r o w t ho ft h ey a n g t z er i v e rs h i p p i n gd e m a n da n dt h e i r r m i o n a lu s eo fw a t e rr e s o u r c e s i nt h ey a n g t z er i v e r ，y a n g t z er i v e r f l o w d r a m a t i c a l l yr e d u c e d ，r e s u l t i n gs h i pr e s i s t a n c ei nt h ew i n t e rd r ys e a s o n ，a n de v e n f r e q u e n ts h o r t t e r md u a n h a n ga c c i d e n t s i tg r e a t l yl i m i t st h ea b i l i t yo ft h ey a n g t z e w a t e r w a yc a p c i t y w h e nt h e s es h i p se x c e e d e dm a x i m u md r a u g h tt a k ear i s kt op a s st h r o u g ht h e s h a l l o ww a t e rd a n g e r o u sc h a n n e lo ft h ey a n g t z er i v e rw a t e r w a y , i te a s i l yl e a dt ot h e s h i pg r o u n d i n g ，a n dm a k et h es i l ts e d i m e n tr a p i d l yi nt r a f f i c ，a n dd e s t r o yw a t e r w a y s t r a f f i c i tn o to n l yd a m a g et h ef a i r w a y , b u ta l s oa f f e c tt h es m o o t hf l o w o fs h i p p i n g d e t e c t i n gs h i p sd r a f tt i m e l yi sa ne f f e c t i v ew a yt op r e v e n tt h es h i pg r o u n d i n g a n dd u a n h a n ga c c i d e n tt i m e l y i nt h ed r ys e a s o na tb o t he n d so fs h a l l o ww a t e r , t h e d r a f to fp a s s i n gs h i p sw o u l db em e a s u r e d t h r o u g ht h es t u d yo nd y n a m i cd e t e c t i o n m e t h o do fs h i pd r a u g h t ，t h ec o r r e s p o n d i n ge q u i p m e n tw o u l db ed e s i g n e d i tw i l lb e a l le x t r e m e l yi m p o r t a n tr o l eo np r o h i b i t i n gt h eo c c u r r e n c eo fm a r i t i m ea c c i d e n t s b e c a u s eo fo v e r l o a d i n g t h em a j o ra c h i e v e m e n t so ft h i sr e s e a r c hc o u l db es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 、c o m b i n e dw i t ht h et o p i co ft h er e s e a r c h ，t h ei n f o r m a t i o nr e l a t e dt ot h e r e s e a r c hi sc o l l e c t e da n dc o l l a t e d t h em a i nr e a s o n so ft h es o n a ra sam e a n so f m e a s u r i n gi sa n a l y s e d i t sw i d e l ya p p l i c a t i o n i sk n o w n f i v ew a y so fd y n a m i c a l n 武汉理i ：人学硕十学何论文 m e a s u r e m e n to ns h i pd r a f th a v eb e e np u tf o r w a r d 2 、i nt h i sf o u n d a t i o n ，f i v em e t h o d so fd y n a m i c a lm e a s u r e m e n to ns h i pd r a u g h t a r ea n a l y s e da n dc o m p a r e d t h r o u g he x p e r i m e n t s ，t h et h e o r e t i c a lf e a s i b i l i t yo ft h e p l a ni st e s t e da n dv e r i f i e d 3 、a c c o r d i n gt ot h eb e s tw a yo fs i d e - s c a ns o n a ri m a g ep r o c e s s i n g ，t h ef e a s i b i l i t y p l a no fd y n a m i cm e a s u r e m e n tm e t h o do fs h i pd r a u g h th a sb e e nc o m p l e t e d k e yw o r d s ：s h i pd r a u g h t ，s o n a r d y n a m i cm e a s u r e m e n tm e t h o d i i i 此页若属实，请研究生及导师签名，并装订在学位论文的摘要前。 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 研究生( 签名) ：壹；堡日期 关于论文使用授权的说明 ? 卯s 箩。 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部内容，可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：塑；垡导师( 签名)日期兰! 墨：! ： 武汉理：1 ：人学硕十学位论文 1 1 概述 第1 章绪论 长江航道是我国交通运输的大动脉。近年来，随着长江流域经济带对国民 经济日渐增大的带动作用，长江“黄金水道”的作用越来越受到重视，通过长 江的货运量迅速增大，大大促进了长江沿线乃至整个长江流域经济的快速发展。 然而，有部分在长江上行驶的船舶为了追求经济利益，不按照航道维护水 深进行配载，往往采取此地配货、异地签证、“大船小证”、谎报吃水、水尺造 假等方法规避管理。当这些“超吃水 船舶冒险通过长江航道的浅险航段时， 容易导致在航道内搁浅，造成航道内泥沙的急剧淤积，严重破坏航道，不仅使 航道遭受破坏，而且影响航运畅通。例如：2 0 0 7 年2 月5 日，豫昌盛9 8 8 轮装 载1 2 0 0 吨钢材下水航行到武汉大桥水道时，在航道内搁浅，据核查船舶的实际 吃水为3 9 米( 航道公布水深为3 2 米) ，造成航道遭受严重破坏，船舶航行受 阻达1 3 小时。 传统的船舶的实际吃水检验，主要采用看船舶的水尺和在舱内实际丈量， 其误差较大。特别是有些船舶没有水尺，或者水尺不准确( 故意刻画小吃水) ， 实际吃水大于水尺显示吃水等。也有些船舶在底部安装有护底板，突出船体这 部分护底板现场根本无法观察的到。致使航道行政管理人员难以真实掌握船舶 的实际吃水情况，不能取得强有力的证据证实船舶为“超吃水 船舶，造成船 主狡辩、抵赖，不接受航道行政管理人员的管理，更是拒绝赔偿对航道造成的 损失。 因此，对船舶吃水动态检测的技术和方法进行研究，可以真实掌握船舶的 实际吃水情况，在船舶通过浅险水道时，提前获得船舶实际吃水情况，及时阻 止“超吃水”船舶的通过。同时现场采集数据资料可作为证据收集，便于对破 坏航道的船舶进行索赔，切实保护航道资源、保障航道畅通、维护航道权益。 同时，该项技术的研究，也可为相关管理部门如海事局、港务局等所广泛应用， 其作用和意义重大。 对船舶“超吃水 行为的管理历来是枯水期长江航道行政管理工作的重点， 武汉理1 ：人学硕十学位论文 也是难点。在对“超吃水”船舶的管理中，如何对疑似“超吃水 船舶进行船 舶吃水动态检查，及时发现并予以制止；如何对“超吃水”船舶破坏航道行为 进行船舶吃水现场取证，非常有必要对此项技术进行的研究。 通过本项技术研究，建设一套自动、智能、集成、高效的动态测量检测系 统，当船舶通过设置有检测系统的固定断面或流动的检测设备时，能够测量出 船舶的外部形状和实际吃水。 1 2 相关基础名词瞳1 1 、船舶吃水 船舶吃水是指船舶因自重或受载，船体浸没水中部分的深度，也可以理解 成水线面与船底基平面之间的垂直距离。根据量取的方法不同，吃水可以分成 实际吃水和型吃水两种。 ( 1 ) 实际吃水( r e a ld r a f t ) 指水线面至船底龙骨板下缘的垂直距离。它是船舶进出港、过浅滩、系靠 码头和装卸货物时应考虑的吃水。 ( 2 ) 型吃水( m o u l d e dd r a f t ) 是指水线面至船底龙骨板上缘的垂直距离，与实际吃水相差一个龙骨板的 厚度。它是船舶设计和进行性能计算时所考虑的吃水。船舶吃水随着船舶的载 重量和舷外水的密度的变化而不同，量得吃水后经过查阅有关船舶曲线图和计 算，可以求得该船当时的排水量和载重量。 2 、水尺标志 由于装载的不均匀，船舶可能处于纵倾或横倾状态，船舶四周各处的吃水 不尽相同。在实际工作中，通常是通过观测船舶的水尺标志而获得船舶的实际 吃水。 水尺标志( d r a f tm a r k ) 绘制在船体首、中、尾部的左、右两弦，共有六 处，是以数字( 一般是罗马数字或阿拉伯数字) 表示船舶实际吃水的一种标记。 船舶水尺标志有英制和公制两种形式，如图1 - 1 所示。公制水尺标志的字 高为l o c m ，英制水尺标志的字高为6 i n 。 2 武汉理i ：人学硕十学位论文 5 3 0 1 5 至qz ： 5 1 0 硒m 驷 49 0 耋兰 6 “圭 = 商由 米钥 7x vi 匝” 6x v 医1 6 0 6 英铡 图卜1 船舶水尺标志 3 、水尺观测方法 水线达到水尺标志上某数字的下边缘，则表示该处的实际吃水为该数字所 表示的数值：水线刚好淹没该数字，则表示该处的实际吃水为该数字所表示的 数值加上相应的字高；水线位于字高的一半处时，则表示该处的实际吃水为该 数字所表示的数值加上相应字高的一半。当水面有波动时，应根据若干次观测 所得的平均值来确定实际水线的位置。 在实际工作中，需根据具体情况进行观测，减少人为误差口m 1 。 4 、富余水深 富余水深是指船舶正浮时船底龙骨板外缘的最低点至河床表面的垂直距 离，即航道实际水深减去船舶实际吃水。要求船舶注意控制吃水，留足富余水 深。为保障船舶航行安全，防止船舶发生搁浅等水上交通事故，船舶在进港前 或在港受载时必须根据本规定进行船舶配、积载，留足富余水深，具体规定如 下： ( 一) 船舶淡吃水不足5 米的，富余水深不小于0 4 米； ( 二) 船舶淡吃水在5 米及以上不足7 米的，富余水深不小于o 5 米； ( 三) 船舶淡吃水在7 米及以上不足9 7 米的，富余水深不小于0 7 米； ( 四) 船舶淡吃水在9 7 米以上的，富余水深不小于o 8 米： ( 五) 船舶载运危险货物的，富余水深应另加o 1 米；船舶吃水超过9 7 米 并航速大于1 2 节，富余水深另加o 1 米。 5 、超吃水 长江航道各航段都有国家规定的月份维护水深。由于长江的自然规律，枯 水期不同河段的维护水深并不相同。一般来讲，当航行船舶吃水深度加上富余 水深后超过实际航道维护水深时，即称为超水深装载航行，俗称“超吃水”。 3 武汉理i ：大学硕十学位论文 第2 章船舶吃水检验技术的应用环境 2 1 引用的技术标准和规范 l 、内河航道维护技术规范( j t j2 8 7 2 0 0 5 ) 2 、水运工程测量规范( j t j2 0 3 2 0 0 1 ) 3 、内河航道与港口水文规范( j t j2 1 4 - - 2 0 0 0 ) 4 、内河通航标准( 6 b5 0 13 9 - - 2 0 0 4 ) 2 2 长江干线船舶的主要外形尺度 2 2 1 长江干线标准船舶主要外型尺度 长江干线运输主要由干于、干支、江海运输组成，运输方式有船队运输和 单船运输两种。 船队运输在大宗散货及件杂货运输中具有明显优势。根据交通部颁布的各类 船型系列，结合长江干线航道的实际情况及有关研究成果，长江干线各航段的 船队非常复杂，形式繁多，存在着分节驳与甲板驳并存、项推船队与拖带船队 并存的情况。船队编组形式灵活多变。 表2 一l长江干线船队代表尺度表 河段长x 宽x 吃水( m )说明 宜宾至兰家沱 9 2 4 4 2 1 o x1 6 3 6 8 千瓦拖轮项推2 艘5 0 0 吨驳船 兰家沱至重庆 9 2 4 4 3 2 5 1 63 6 8 千瓦拖轮顶推3 艘5 0 0 吨驳船 重庆至宜昌 1 1 3 5x3 2 4 2 51 9 4 2 千瓦拖轮顶推3 艘1 0 0 0 吨驳船 1 4 7 5x2 1 6 x2 5 宜昌至临湘 1 9 6 2 6 2 51 9 4 2 千瓦拖轮顶推4 艘1 5 0 0 吨或6 艘1 0 0 0 吨驳船 临湘至武汉 2 7 l 2 6 6 2 51 9 4 2 千瓦拖轮项推6 艘1 5 0 0 吨驳船 1 7 9 6 4 1 6 3 4 1 9 4 2 千瓦拖轮顶推4 艘3 5 0 0 吨驳船 武汉至浏河口3 1 6 0 5 4 3 2 3 84 4 1 3 千瓦拖轮顶1 6 艘2 0 0 0 吨分节驳 2 0 8 0 4 0 4 1 1 9 4 2 千瓦拖轮项推4 艘5 0 0 0 吨分节驳 4 武汉理l ：人学硕+ 学位论文 近年来，单船运输在件杂货及江海运输中更具竞争力，其发展势头顺猛。根 据现有船型及有关研究成果晴儿引，各种类型单船的推荐尺度如下。其中专用船舶 尚未形成系列，下面主要以现有吨位较大、具有一定代表性的船型为例： 1 、干散货船 干散货船目前是长江运输主力船型，占长江船舶总动力8 5 左右，承担着 长江干线煤炭、金属矿石、钢铁、非金属矿石、矿建材料、化工原料等物品运 输。长江干散货船受通航条件的限制，其吃水相对较小，属超浅吃水肥大型运 输船型。近年来，随着长江航道和码头条件改善以及三峡大坝的建成，长江干 散货船舶型发生了较大变化。 表2 2干散货船尺度推荐表 总长( m )型宽( m )设计吃水( m )设计载重量( t )最大吃水( m )最人载重量( t ) 1 0 2 81 7 86 07 0 0 06 o7 0 0 0 9 9 0 1 7 05 05 0 0 05 05 0 0 0 1 1 01 7 23 52 9 5 63 52 9 5 6 9 01 6 2 3 5 2 3 1 43 52 3 1 4 9 0 1 5 23 52 1 7 23 52 1 7 2 9 01 5 22 61 5 2 72 61 5 2 7 2 、集装箱船 作为先进的运输方式，近年来长江集装箱运输飞速发展，动量和运力以年 2 0 以上速度递增，伴随着航道和码头条件的改善，其船型也发生了较大变化。 表2 - 3 集装箱船尺度推荐表 船型 总长( m ) 型宽( m )型深( m ) 设计载重量最大吃水最大载重量 呷u )( m )( t ) 1 5 0 t e u8 7 6 1 3 64 6 1 6 9 13 22 1 2 7 2 0 帆u8 9 9 1 4 64 8 1 9 3 23 22 4 3 8 2 5 6 t e u9 9 8 1 6 47 7 3 6 0 04 84 0 0 0 3 0 帆u1 1 21 7 25 83 4 0 0 3 8 4 4 0 0 4 0 帆u1 2 2 81 8 88 65 2 5 64 86 4 5 6 3 、专用船舶 5 武汉理1 ：人学硕十学位论文 表2 - 4专明船舶尺度推荐表 船型 总l q ( m ) 型宽( m ) 型深( m )吃水( m ) 设计载重量 l p g 船 8 4 91 3 63 82 69 5 0 2 m 3 l p g 船 8 4 01 4 86 54 02 0 0 0 m 3 l p g 船7 0 91 2 63 02 51 0 0 0 m 3 1 0 0 0 t 油船 7 51 3 63 22 5 1 2 6 2 t 2 0 0 0 t 油船8 3 7 31 4 84 13 21 9 8 9 t 2 5 0 0 t 油船8 7 2 61 5 64 23 52 4 4 0 t 化学品船 7 8 91 4 05 。84 22 5 0 0 t 货物滚装船 7 1 21 2 53 42 63 0 4 0 车 汽车滚装船1 1 2 0 2 3 14 4 2 6 5 9 辆( j i l 江) 汽车滚装船 5 5 91 0 53 32 2 1 5 0 辆 汽车滚装船 8 5 51 4 83 72 5 3 1 2 辆 汽乍滚装船9 9 31 5 84 02 65 8 8 辆 4 、江海运输 - 主要包括江海直达运输和海进江运输。 海进江运输：受南京长江大桥净空的限制，绝大部分海进江运输集中在南京 长江大桥以下河段，随着航道条件的逐步改善，运输船舶逐步大型化，3 万吨级 以上进江海船逐年增多。南京以上河段的进江海船数量很少，且大多为5 0 0 0 吨 级以下。 表2 - 5进江海船代表船型表 河段名称 吨位( 吨)尺度( 米) 备注 总长型宽型深吃水 5 0 0 01 0 7 0 61 5 9 08 3 56 2 4 武汉至南京5 0 0 01 1 3 0 01 7 5 08 2 05 0 0 浅吃水海船 5 0 0 01 0 8 2 01 4 5 08 0 05 9 6杂货船 5 0 0 0 0 2 2 7 0 0 2 5 2 61 7 1 71 2 4 2散货船 5 0 0 0 02 7 5 0 03 2 2 01 2 5 0集装箱 南京至长江口 5 0 0 0 02 3 0 o o3 8 6 02 0 4 01 0 8 2油船 集装箱船 2 8 0 0 0 3 9 8 01 4 0 0第五六代乘潮 1 0 0 0 0 02 6 0 0 03 9 0 0 1 5 2 0散货、乘潮 江海直达运输t 主要受航道水深、海船航道配套设施、桥梁净空等多种因素 6 武汉理f ：人学硕十学位论文 的制约。经选择大宗货物运输的典型航线进行论证分析，长江干线盯1 例不同区段 海船运输船型规划如下： 长江口至南京：规划该段通行2 5 万吨级和5 力吨级海船，代表船型为5 万吨散货船、5 万吨油船及2 5 力吨杂货船。长江口乘潮通行第五、六代集装 箱及1 0 万吨散货船。 南京至铜陵：规划该段常年通航5 0 0 0 吨级江海船，代表船型为5 0 0 0 吨级矿 石船及5 0 0 0 吨级杂货船。 铜陵至武汉：目前该段已有5 0 0 0 吨级浅吃水江海直达船营运，今后主要是 根据干流航道通航条件，利用自然水深通行5 0 0 0 吨级浅吃水江海直达船，代表 船型为5 0 0 0 吨级矿石船。 武汉以上：根据有关研究成果，由于航道水深限制，船舶吨位较小，江海直 达运输成本较高，主要是利用航道自然水深通航3 0 0 0 吨级海船至城陵矶。 江海运输船舶规划船型见表2 4 表2 - 6江海直达运输船船型表 船舶吨级 两柱间长( m )船宽( m )吃水( m )设计载重量( 吨) 5 0 0 0 t1 0 0 01 8 0 5 35 0 0 0 6 0 0 0 t1 0 5 61 8 65 4 66 0 0 0 8 0 0 0 t1 0 9 61 8 46 08 0 0 0 1 0 0 0 0 t1 1 4 02 0 06 01 0 0 0 0 1 1 0 0 0 t1 2 1 02 1 67 01 1 0 0 0 2 2 2 船体外加装特殊装置的主要外型结构和尺度 目前，有一些自航货驳船为了防止因船舶碰撞或搁浅对船体造成损坏，在船 舶底部安装有护底板，主要是用于保护舶底部的舵叶和螺旋桨。护底板大都安 装在舵叶和螺旋桨下部，并与船舶底部牢固地焊接，这些护底板一般突出船底 龙骨0 4 - - - - 0 5 m ，结构坚固，当船舶出现搁浅时，这部分装置首先搁浅，从而造 成整个船体搁浅，对航道的破坏影响非常大。对船体基线以下有特殊装置的船 舶阳儿m 1 ，中华人民共和国海事局曾下发过关于对船体基线以下有特殊装置的内 河船舶的检验证书签注的通知，要求办理船舶签证时，仔细核查。由此可以看 出，对于此类船舶，如果没有检验证书签注等资料标明，在现场肉眼观察中是 7 武汉理1 ：人学硕十学位论文 难以发现的。 2 2 3 “超吃水 船舶的特征 船舶“超吃水”是指船舶吃水深度超过航道部门当时公布的该航道维护水 深。每年的枯水期，在长江上、中、下游的浅险航道内，都会发生“超吃水” 船舶搁浅事故。根据有关资料，频繁出现“超吃水”搁浅事故的船舶大都是吨 位较大的单体货船，这些货船的载运量设计，都是按照洪水期航道尺度水深设 计的，一般吃水在4 7 m 。当进入枯水期后，如果不按照航道实际公布的维护水 深要求进行减载，极易发生在航道内搁浅。这些单体货船大都是个体或民营船 舶，船员的素质较差且信息渠道闭塞，船主常常只考虑自身经济利益，盲目冒 险航行，这是造成“超吃水”搁浅的主要原因。另外，还有一些船主则是在船 舶底部安装有护底板单体货船。此类船舶往往没有将护底板高度加算到实际吃 水中去，也是造成在枯水期“超吃水”搁浅事故最多的船舶类型。 2 3 长江干线航道条件的特征 2 3 1 长江干线航道的基本情况 长江是我国和亚洲的第一大河，流经1 1 个省、直辖市、自治区，其长度与 水量均居世界第三。它横贯中华大地，源远流长，水量充沛，常年不冻，素有 “黄金水道之称，自古以来就是我国内河水上交通运输的大动脉。 宜宾至宜昌称长江上游( 俗称川江) ，宜昌至汉口称长江中游，汉口至长江 口称长江下游。上述分段是航运部门根据航道维护管理的特点划分的，按照河 道与水文特征，长江中下游划分区段为：宜昌至湖口河段为中游，湖口以下河 段为下游。 上游属山区河流，流经峡谷、丘陵和阶地家间，平面形态复杂，江中礁石密 布，卡口多，两岸岩石褶皱断裂较剧烈，易发生岩石崩塌和滑坡n 。水位变幅 大，航道急、弯、浅、险并存，航行条件较差。 中游属平原河流，宜昌至枝城5 6 k m 为山区河流向平原河流转变的过渡河段， 两岸多低矮的山丘、阶地发育。枝城至城陵矶河段称荆江，以藕池口为界分为 上、下荆江。上荆江长约1 7 5 k m ，属微弯河型，河槽平均宽度为1 3 0 0 1 5 0 0 m ， 平面摆动小；下荆江长约1 6 4 k m ，为蜿蜒型河段u 刳，两岸崩塌剧烈，河道迂回曲 8 武汉理1 ：人学硕+ 学位论文 折，弯道多，素有“九曲回肠”之称，河槽平均宽度约为1 0 0 0 m ，河势不稳，裁 弯切滩频繁，浅滩变化复杂，经两次人工裁弯和一次自然裁弯后，河道条件有 了较大改善。城陵矶至湖口长5 0 3 k m ，以分汊型为主，河道较顺直，两岸多为断 续的孤独山丘，土质有所不同，侧向侵蚀较严重，河势较荆江段稳定。 下游流经平原地区，两岸地势平坦，多分汊河道，河道宽窄相间，水流平缓， 航行条件较为优越。窄段一般一岸或两岸有山丘或矶头控制，水深较深，河槽 单一稳定；宽段水流分散，沙洲淤长，呈单汊或多汊。大通以下属感潮河段， 出江阴后江面成喇叭型逐渐展宽，在南通附近宽达1 8 k m ，至口门处约9 0 k m 。其 中徐六泾以下属长江口河段，总体上呈三级分汊、四口入海的格局，一级分汊 为徐六泾以下至崇明岛，长江口分为南、北二支；二级分汊在吴淞口附近，由 长兴岛和横沙岛将南支分为南、北二港：三级分汉在横沙岛东南侧，由九段沙 将南港分为南、北二槽，入海水道分别为北支、北港、北槽和南槽。长江干线 各段流量、含沙量、水位变幅等水文特征互不相同，上下游相差很大，导致上 下游的通航条件有较大差异。 长江干线主航道维护尺度3 1 见表2 - 6 2 3 2 长江干线浅滩航道的主要特征 1 、上游河段 宜宾至宜昌为上游，俗称川江，属山区航道，航道弯曲狭窄，滩多流急。 、宜宾重庆河段 宜宾合江门至重庆羊角滩，流经丘陵地区，河床较开阔，洪水期河宽5 0 0 1 0 0 0 米，枯水期一般约3 0 0 - 4 0 0 米，江心洲和边滩发育，以卵石浅滩碍航为主。 宜宾至兰家沱段航道弯曲，滩险众多。兰家沱至重庆，多分汊和滩险。 、重庆宜昌河段 该河段航道弯窄，滩险众多。三峡工程全面建成后，大部分滩险将消失，为 适应万吨级船队半年直达重庆的目标，三峡工程施工期间，回水变动段n 4 1 和库 尾一些滩险需要治理。目前，兰巴段整治项目和列入三峡工程施工期整治项目 “7 2 5 0 ”工程均已完成。随着1 5 6 米、1 7 5 米蓄水计划的逐步完成，重庆以下河 段的航道条件将进一步改善。其碍航特性将是：在回水变动段和库尾，一些滩 险随水位消落可能碍航。 9 。一 o g o 掣 譬 o 接 n t n 墓 书 k ， ， o乓 o o 权 。 镏 nn 驰辛嬖 塔 帅扣蝠 ， 基 剖 驰 ， * 舟 白燕备r*嚣 倥楚锚镏 鎏 赌 口 凄el- 装 2 状 k坯 坯足 掣 柱 跫 铘 地 建 斗 o 毛 ? 善 姐 廿 o o o o o 8 量 8 o。 。o o oo o o 暑邑 o oo o、o nt n 2 r _ 2 l n 翟 譬 ni ni n - n n n o o oo o o 喜翌 寸寸寸” h卜 卜 h hh_ _ h- _ 型奏 。o o o o oo oooo o o 寸寸 寸l ，1口 | n寸 o o o o o o o o o i n _d 。o hn | ，1nl nn n co n寸 卜 ol n_ ，、i ni n 口no o oi n i n n - n oo nn n n n寸 寸寸寸寸n n寸u 、，、 h_ 卜 cnnh o ol nnnt n 口 l n l no o t ，、 n - n l ，、 o o d h n n n寸寸寸寸寸n n寸口 一 h h c” 卜卜o oi ，、v 、i nnnoo o o- n i ，、v 、 l n on n n 、寸寸寸寸寸n寸i ，、 、o d 卜 o o h 口 l n卜卜o ot nl nl nn 。 l n o l nn ” u 、- n ，、 e , ln n n寸寸寸寸寸寸中卜h卜 o o ，、 6 _ h h 暑 c n卜卜 o o i nl nv 、i n l ni ，、。 i n i ，、 i n i ，、i n i 送 n一n n寸寸寸寸寸寸寸 寸 卜 卜 卜 o o h _ 卜、 *n- n卜 o o i n ni n n i n no l ，、l n i n - 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- - ，3 0 0 0 0 吨级船队，中洪水期5 0 0 0 吨级海轮可直达武汉，2 0 0 0 0 吨级海轮和2 4 0 0 0 吨级油轮可从长江口直达南京。 武汉至南京河段有汉江、鄱阳湖水系，皖南诸支流汇入，河床宽窄相间，多 形成分汊河段；南京至浏河口河段江面进一步展宽，洲滩群生，航道多变，江 阴以下为潮汐河段，受潮汐影响较大。 2 3 3 水文、泥沙等自然条件特征 1 、上游河段 宜宾至重庆河段简称叙渝段，上与金沙江、岷江相连，沿程有綦江、赤水河、 沱江等支流汇入。水流自西向东穿过四川盆地的东南边缘。枯水期水势较平稳， 流速约1 5 - - - 2 o m s ，个别滩险河段可达4 2 m s ：洪水多发生在6 至9 月，洪 水陡涨陡落，变化频繁，一般呈多峰状态；多年平均流量为8 3 4 0 m 3 s ，最大流 量为6 3 8 0 0 m 3 s ，年水位平均变幅达1 9 9 3 m 。 重庆至宜昌河段航道弯窄，沿程有大宁河、龙河、小江、磨刀溪、汤溪河、 梅溪河、鳊鱼溪、大溪、草堂河、神女溪、抱龙河、朱衣河等支流汇入。气候 温暖多雾，降雨集中于六、七、八月，夏季雨量占全年之半：多年平均径流量 约4 0 0 0 亿立方米，径流年内分配不均，其中5 至1 0 月占全年的8 0 左右。多 年平均输沙量约为4 7 亿吨，多年平均含沙量约为1 1 6 k g m 3 。 2 、中游河段 长江中游年水位变化平均幅度较下游大，水位年内较差在7 7 1 1 6 7 9 m 之 间。干流径流主要由降水补给，水位变化与雨季相吻合。根据水位多年变化规 律，一般说，6 、7 、8 、9 四个月为洪水期，此时水位高，流速大；1 2 月至翌年 3 月为枯水期，此时水位低、流速小，航行条件差，4 、5 、1 0 、1 1 四个月为中 水期，此时水位适中，为全年航行条件较好的时期。洪水期表面平均流速一般 武汉理i ：人学硕十学位论文 为2 0 - - , 3 o m s ，枯水期表面平均流速一般为1 o 1 6 m s ，最大流速约3 1 5 m s 。 长江中游水量丰富，宜昌水文站多年平均径流总量为4 5 3 0 亿立方米，最大 年径流量为5 7 5 1 亿立方米( 1 9 5 4 年) ，最小年径流量为3 3 4 8 亿立方米( 1 9 4 2 年) ， 汛期( 6 1 0 月) 水量占全年水量的7 2 ，历年最大流量为7 1 l o o m ：s ( 1 8 9 6 年) ， 最小流量为2 7 7 0 m 3 s ( 1 9 3 7 年) ，多年平均流量为1 4 3 0 0 m 3 s ；汉口站多年平均径 流量7 0 1 6 亿立方米，汛期( 5 1 0 月) 径流量占全年径流量的7 1 左右，历年最 大流量7 6 1 0 0m 3 s ( 1 9 5 4 年) ，最小流量2 9 3 0 m 3 s ( 1 9 6 5 年) ，多年平均流量 2 3 4 0 0 m ：s 。 长江中下游流域属于冲积平原，沿程河流、湖泊对于水沙的调蓄和沉积作用 不容忽视。含沙量在宜昌以下呈单向递减的趋势，中游宜昌站多年平均含沙量 为1 1 4 k g m 3 ( 1 9 5 0 2 0 0 0 年) ，汉口多年平均输沙量为4 2 1 亿吨，多年平均悬 移质含沙量为0 5 9 4 k g m 3 ，汛期输沙量占全年的8 0 左右n 副。 3 、下游河段 ， 长江下游水位变化平缓，水位涨落率由上而下逐渐减小。汉口至镇江表面平 均流速有自上而下变小的趋势，枯水期变化一般为1 1 m s 减至0 8 m s ，洪水期 平均流速为1 7 m s ；感潮河段一般是落潮时流速大于涨潮时流速。 长江中游水量丰沛，大通水文站多年平均径流总量为8 9 8 8 亿立方米，历年 最大流量为9 2 6 0 0 m 3 s ( 1 9 5 4 年) ，最小流量为4 6 2 0 m 3 s ( 1 9 7 9 年) ，多年平均流 量为2 8 8 0 0 m ”s 。 长江下流含沙量少，年平均含沙量为0 6 5 k g m 3 ，感潮河段一般落潮时含沙 量大于涨潮时含沙量。 1 2 武汉理r 大学硕十学佗论文 第3 章水下测量技术 3 1 测量距离主要技术手段 近2 0 年来，随着红外线技术、激光技术、雷达技术、微电子技术、声纳技 术等新技术的发展与应用，我国测量的技术面貌发生了深刻的变化，并取得很 大的成就。出现了许多以这些先进技术为支撑的测量距离的仪器，如：光电测 距仪、红外线测距仪、电子测距仪、激光测距仪、水下单双频测深仪、多波束 测深仪等。 激光测距是根据激光经过测量物体反射回来又被测量仪接受，测量仪自身纪 录激光往返的时间来测量空间距离，但是激光测量仪的盲区在1 5 米左右。广泛 的应用于电力、建筑等领域，超过1 0 6 4 纳米的激光测距仪有安全隐患。 红外线测距仪主要是用于简单的距离测量，可以进行房间内部高低宽距离的 测量，迅速计算出房间体积，不必移动房屋内的物体，可靠、精确、高效且操 作方便，测距范围从o 2 米至2 0 0 米。 雷达是利用极短的无线电波进行探测的，由于无线电波传播时，遇到障碍物 就能反射回来，雷达就根据这个原理把无线电波发射出去，再用接收装置接收 反射回来的无线电波，这样就可以测定目标的方向、距离、高度等。最初雷达 主要用于军事。随着雷达技术的不断改进，如今雷达被广泛用于民航管制、地 形测量、气象、航海等众多领域。 电子测距仪是通过电子脉冲的物理工作，达到测量距离并且可以显示数据的 测量仪器。广泛用于地形测量的各个领域。 随着科学技术的发展，光电已被广泛用来进行远距离信息传输与遥感、遥测。 但上述五种技术手段却未能在水下测量领域大显身手。为什么光电能在水中传 输的效果比不上声能呢? 原来水下环境与地面、空间环境不一样，有其特殊性。 原因之一：水是电磁波的强吸收介质，是电的良好导体，它使电能很快以热的 方式耗散掉。因而，在同样的频率下，电磁波的衰减比声波快得多，从而传播 距离就近得多。在空间神通广大的短波、超短波，进入水下不到l 米便寸步难 行，而长波的穿透水能力，也仅为几十米。至于可见光线，在水中的衰减也很 1 3 武汉理l ：人学硕十学何论文