碍航滩险及其特性PPT课件

1、第一节 碍航滩险的分类第二章 碍航滩险及其特性 第1页/共53页第一节 碍航滩险的分类 一般碍航特征： 平原河流主要为枯期航深不足； 山区河流主要水浅、流急、险恶流态碍航并存，整个水文年均有可能碍航。 按碍航原因，滩险的三种基本类型： 浅滩 急流滩 险滩第2页/共53页一、浅 滩1、定义 航道水深达不到现有航道维护标准或确定整治目标的局部河段，包括湖泊、运河、水网和通航渠道中的浅段。河流纵剖面 第3页/共53页一、浅 滩2、浅滩的组成 图1-1 浅滩的组成a)平面图； b)沿深泓线纵断面； c)A-B断面1-上边滩；2-下边滩；3-上深槽；4-下深槽；5-沙梗；6-上深槽尖潭；7-下深槽倒套；

2、 8-上沙梗； 9-下沙嘴； c-鞍凹；8c9滩脊第4页/共53页（1）按滩形特征和碍航情况分： 正常浅滩、交错浅滩、复式浅滩、散乱浅滩。一、浅 滩3、浅滩的分类 第5页/共53页（2）按河床组成分：石质浅滩、卵石浅滩、砂(泥)质浅滩等。一、浅 滩3、浅滩的分类 第6页/共53页（3）按浅滩淤积部位分：过渡段浅滩、放宽段浅滩、峡口浅滩、分汊河段浅滩、支流河口浅滩。一、浅 滩3、浅滩的分类 52105235320风 簸 碛上浅区下浅区3梭沟皇坟蛟鱼嘴5305雪溪风簸碛村蛟鱼沱红灯碛长江101033陡坎子5井口镇204010205第7页/共53页一、浅 滩4、浅滩的成因 （1）冲积性河流形成浅滩的

3、根本成因 输沙不平衡而产生的局部淤积。 具体成因：（1）流速的减小（2）环流的消失或减弱（3）洪枯水流向不一致（4）局部地区来沙量的加大 石质浅滩缘于地质构造因素外，其他浅滩均为河床演变的产物。第8页/共53页一、浅 滩4、浅滩的成因 （2）石质浅滩缘于地质构造（3）因人类活动使河床发生再造过程，形成新的碍航淤积体。多出现在：拦河建筑物的上下游、过河建筑物的上游、大型调（引)水过程的下游。第9页/共53页二、急流滩定义：河床过水断面狭小，流速、比降较大，导致船舶难以自航上滩的局部河段。 1、急流滩的分类 (1)按滩险成因分类 基岩急滩、卵石急滩、溪口急滩、崩岩与滑坡急滩。第10页/共53页二、

4、急流滩第11页/共53页二、急流滩1、急流滩的分类 (1)按滩险成因分类 (2)按滩形态分类突嘴型、窄槽型、横埂型、汊道型急滩。急滩滩型示意图a)突嘴型；b)窄槽型；c)横埂型第12页/共53页二、急流滩2、急流滩的成因 主要原因：过水面积减小。 河床泄水面积减小的原因： (1)地质构造 (2)溪沟冲石 (3)崩岩滑坡 (4)卵石淤积 (5)枢纽下游不均匀冲刷，导致的局部隆起形成陡坡急流。第13页/共53页二、急流滩2、急流滩的成因 川江斗笠子枯水急流滩（卵石淤积）第14页/共53页三、险 滩定义：因航道过分弯曲、航宽不足或者存在严重的横流、滑梁水等碍航流态，致使船舶航行十分危险的局部河段。

5、多出现在山区、丘陵河段。 1、急流滩的分类 按滩险成因分类，主要有： 礁石险滩、泡漩险滩、滑梁险滩、扫弯险滩等。第15页/共53页三、险 滩2 、滩险成因 （1）因地质构造或灾害，形成过分狭窄或曲折的石质航槽； （2）水流长期塑造形成弯曲狭窄抗冲性强的河槽 弯曲半径R小、扫弯水 （3）自然形成碍航流态 （4）枢纽或大型调（引）水工程形成新的碍航滩险 库尾：滩槽异位，新槽位于礁石区易形成险滩 坝区：引航道口门区、连接段水流条件较差 取水口（排水口）：碍航横流、斜流第16页/共53页第二节 平原河段滩险的特性第二章 碍航滩险及其特性 第17页/共53页1来水来沙条件 来水条件：来水总量、洪峰大小及

6、洪峰过程线的形式、某一特定水位的持续时间。 来沙条件：来沙总量、含水量大小、粒径级配及过程线的形式。来水来沙条件河床边界条件上下游河段演变的影响一、影响浅滩演变的主要因素第18页/共53页演变特点：演变特点：79月：月： 冲刷；冲刷；114月：淤积。月：淤积。例：来水来沙条件对河床演变的影响一、影响浅滩演变的主要因素第19页/共53页2河床边界条件 河床的平面形状、纵向形态，河床的组成，边滩的尺度、部位及形状等。 （1）浅滩上、下游的边滩对其冲淤有很大影响 边滩的高低，标志水流归槽水位的高低及对水流导沙作用的强弱。一、影响浅滩演变的主要因素第20页/共53页（2） 过渡段的长度对过渡段浅滩的影

7、响过渡段适当： 上下弯道的环流使浅滩对面形成两个大边滩。 过渡段太长： 常形成两个以上浅滩，浅滩不稳定。过渡段长、河床宽： 泥沙大量在河床上淤积，形成心滩或江心洲。过渡段太短 形成交错浅滩（不利航行） 一、影响浅滩演变的主要因素2河床边界条件 第21页/共53页 （3）河道的放宽段 （4）在束窄（峡口）上游段 （5）支流河口 （6）入海河口 一、影响浅滩演变的主要因素2河床边界条件 第22页/共53页中29.6洲13.029.210.013.0宝塔洲29.33.0港427.628.50.08.08.010.013.00.0-5.06-5.022.0洲3.0港3.025.0-5.0叶家墩港梁洲2

8、0.013.029.829.629.7乌沙洲送奶洲8.020.013.0园27.0老湾20.025.2528.4中13.0510.08.03.0新22.0420.0直20.024.310.013.010.013.0B10.024.68.0牛头埠吴王庙2西江嘴C3.0黄思垸丘家垸6刘家墩茅草岭(2001年3月)陆溪口10.0B10.020.0A红庙3A24.810.08.025.9127.20.026.6军民界鸡湾18.0-20.0-5.020.03.08.010.020.013.0赤壁山27.80.029.9蔡家墩20.013.00.00.03.030.030.0沿河垸陆溪口水道河势图C胡家洲

9、8.03.0腰口8.013.03.0（1）上游河段的影响 主要表现在进入本滩段的水流动力轴线上；（2）下游河段的影响 主要表现在下游河床冲淤对本河段比降的变化、引导水流走向，使浅滩的冲淤水位和输沙力受到影响。 3、上下游河段演变的影响一、影响浅滩演变的主要因素第23页/共53页1浅滩的稳定性与活动性 稳定性：河床形态没有根本性变化，浅滩不会自行消失。 活动性：体现在滩脊高程和位置的变化。 二、浅滩演变的基本规律 3浅滩演变的多年周期性 以多年水文周期性变化为依据 2浅滩演变的年周期性 水文条件的变化，是引起浅滩变化在直接条件，水文条件有年周期的变化，浅滩也有汛期淤、枯期冲刷的年周期变化。 第2

10、4页/共53页1、浅滩上的比降和流速 rrHagvhr:22:2rrgHVtgJr22图2-17 浅滩上的水面变化 （1）滩头比降 三、浅滩上的水流和泥沙运动特点 概化情况：洛西耶夫斯基试验 第25页/共53页长江东流水道1963年水位-比降关系图 1、浅滩上的比降和流速 三、浅滩上的水流和泥沙运动特点 （1）比降 天然情况：浅滩形态复杂 第26页/共53页（2）流速水位-流速关系图 * 确定临界冲淤水位 1、浅滩上的比降和流速 三、浅滩上的水流和泥沙运动特点 第27页/共53页不同水位纵向流速沿程变化图 三、浅滩上的水流和泥沙运动特点 （2）流速 1、浅滩上的比降和流速 第28页/共53页(

11、1)上、下深槽具有一个单向环流，过渡段环流复杂 。(2) 过渡段长短对环流有着较大影响。 过长：环流减弱或消失 过短：急剧转变 适宜：平缓过渡 环流随Q、Z而改变a)上深槽断面 b)浅滩断面 c)下深槽断面2、浅滩上的环流 三、浅滩上的水流和泥沙运动特点 第29页/共53页3、泥沙运动 （1）多数冲积性浅滩，推移质主要以沙波形式运动。 浅滩可以看做一巨形沙波，在水面通常还有次级沙波。次级沙波沿大沙波向下游移动，推移至浅滩脊，浅滩就淤高。三、浅滩上的水流和泥沙运动特点 （2）一般情况下，浅滩洪淤枯冲。（3）浅滩汛期和来沙量大的年份可能有悬移质泥沙淤积，退水一般 冲刷。 第30页/共53页第二章

12、碍航滩险及其特性 第二节 山区河段滩险的特性第31页/共53页2河谷地形特征： 峡谷段和宽谷段相间，水深分布不均匀，沿程变化大。 岸线不规则，河面突宽突窄，常有石盘、石梁或群礁林立，形成卡口、汊浩、窄槽；多急弯河道。石质河床：河床变形主要是水流长期的下切或侧蚀，较稳定。卵石河床：河床质由卵石和砂砾组成的较厚覆盖层沙质河床：常出现在支流河口段一、自然特征 1河床地质特征第32页/共53页一、山区河流的主要特征第五节 山区河流滩险整治 3水文特征 （1）水位、流量特征：水位暴涨暴落、流量变幅大。 （2）比降特征：纵坡、水面比降陡，且沿程不均匀，平均比降：0.3%1.3%。 （3）流速特征：滩上流速

13、一般大于2m/s3m/s。 （4）泥沙特征：悬沙常不饱和、可视为冲泄质，卵石推移质普遍存在。一、自然特征 第33页/共53页 4碍航流态 （1）回流（又叫西流水，罗盘水，例流水）。 回流与主流的交界带，流速很小，机动船可利用此缓流上行。一、自然特征 第34页/共53页 中心有明显凹限，每个漩水有逐渐形成加剧、消失的过程，平面位置产生移动。 危害：航船卷入漩水，偏离航行，失去控制酿成海事及甚至沉船。（2）漩水（漩涡、竖轴下漩水） 4碍航流态第35页/共53页（）泡水（鼓喷水） 产生原因产生原因: a）漩水伴生泡水； b）河底起伏危 害：使航船偏离航向或倾覆。大型船舷一般希望泡水高度小于0.40.

14、55m。驾驶中必须迎泡、压泡，不宜随泡漂移。 4碍航流态第36页/共53页（）横流（斜流） 与航线交角较大的水流均可视为横流。 4碍航流态第37页/共53页（）扫弯水：主流指向并紧贴凹岸而形成的流态，与航向始终保持很大的交角属横流。（）滑梁水 航道附近水下纵向石梁上的横溢流水（属横流）。 危害：航船易被横向溢流水吸引侧移，滑出航道而出海事。 4碍航流态第38页/共53页（）剪刀水（滩舌） 被两岸相对突出物挑引的两股水流，逐渐向下游收缩成一束，以剪刀状。常在卡口急流滩出现，船舶因急流失去控制碍航。 4碍航流态第39页/共53页（）跌水（门槛水） 河床展宽窄与河底起伏的突然变化处，常产生较大的水位

15、落差。船舶上行困难而碍航。（）激浪 流速大的水流冲击障碍物、礁石，或河床凹凸不平的复杂河床地形引起的波浪。航行阻力大，使船抖动或倾斜可能导致沉船。 4碍航流态第40页/共53页第四节 浅滩的演变分析第二章 碍航滩险及其特性 第41页/共53页1目的 掌握浅滩演变的规律，区别影响浅滩演变的主要因素和次要因素，预测浅滩的发展趋势。 2浅滩演变预测的方法 （1）对天然河边的实测资料进行研究分析； （2）应用泥沙运动和河床演变的基本原理，进行变形计算，预测河床的 冲淤变化； （3）运用河工模型试验进行预测 第四节 浅滩的演变分析第42页/共53页 3具体进行分析时，常采用从河床变形结果找原因的方法。

16、4即根据已有的浅滩形态及其变化规律，从水流、泥沙和河床形态的各个方面去找原因，再由这些原因去预测浅滩的发展倾向。 第四节 浅滩的演变分析第43页/共53页 水深是反映浅滩冲淤变化的最基本资料，也是航道维护、疏浚和整治工程规划设计的重要依据。常利用浅滩的水位与水深关系反映浅滩冲淤变化。 1浅滩水位水深关系图（多年浅滩冲淤变化） （1）多年水位水深关系图 图1-14 浅滩水位-水深关系 一、浅滩的水深分析 第44页/共53页（2）历年枯水期浅滩冲淤变化 某滩历年枯水期水位与水深关系 图1浅滩水位水深关系图（多年浅滩冲淤变化） 一、浅滩的水深分析 第45页/共53页2浅滩逐日水位水深关系 浅滩逐日水

17、深关系图 a)涨淤落冲； b) 涨冲落淤一、浅滩的水深分析 第46页/共53页相对水深：设计水位以下的水深。H- 实测水深-实测水位与设计水位之差，图1-17 浅滩水位与相对水深关系图 图1-18 相对水深换算图 ZHH3浅滩水位与相对水深关系相对水深:实测水位实测水位实测水位实测水位H H水深ZZ= =实测水位设计水位设计水位设计水位设计水位设计水位090090090 退水时浅滩冲刷，退水时浅滩不冲不淤，退水时浅滩淤积一、浅滩的水深分析 第47页/共53页1、河床平面形态演变 某河道河床平面冲淤变化图 二、河床形态分析第48页/共53页2、横断面形态变化 3、深泓线（或河床平均高程）的纵向冲淤变化 某滩横断面形态变化图 二、河床形态分析第49页/共53页影响浅滩演变的主要因素：来水、来沙、河床形态 1水力、泥沙和河床形态沿程变化分析图1-21 水流、泥沙和形态因素沿程分布1-水面宽度沿程分布；2-水