航道工程学

作业
(一) 设计水位、最低通航水位计算
1、基站设计水位用保证率频率法推算。

按皮III型曲线“求矩适线法”配线。

采用《工程水文学》相关表计算。

2、用水位相关分析法求出回归方程，推求浅滩基本水尺设计水位。

用《工程水文学》相关表计算。

3、其它水尺设计水位，根据与基本水尺相关水位资料用“瞬时水位法”推求。

航道设计标准
1．通航保证率95%，重现期5年。

水位资料
1．上游基站最枯水位和保证率95%水位。

2．上游水文站低水时水位流量相关方程：
Q=504Z－15060 (m3/s)
式中：
Z－基站水位(米)。

3．1962年浅滩基本水尺与上游基本水文站同步观测水位
4．浅滩其他水尺与基本水尺同步观测水位
（二）
某浅滩整治水位对应流量为538m3/s，B1＝650m、H1＝1.6m，假设整治前后Q不变，要求整治后设计水位时航深1.0m，求相应的整治线宽度B2，已知床沙平均粒径为1mm。

《航道工程学》考点及复习重点第一部分简述、问答、判断题1．水运的优缺点主要表现在什么地方？2．航道整治的目的和任务是什么？3．浅滩、急滩、险滩的区别何在？4．航道的概念基本要求是什么？5．航道工程主要有哪些内容？6．航道尺度有哪些内容？7．我国内河航船的航行方式有哪些？优缺点？8．航道与航迹带有何区别？9．如何确定航道标准水深、航道宽度？弯曲航道为什么要加宽？10．为什么船舶通过浅滩要减速行驶？并解释结构吃水、标准吃水、动吃水，变吃水有何意义？11．解释漂角、船吸、岸吸、航道断面系数。

12．为什么要设置航标，内河航标分为那些类型？13．浅滩的概念和成因？14．浅滩的组成有哪些？请用示意图指示。

15．浅滩的局部比降与什么因素有关？16．浅滩段上的水流（比降、流速、环流、切应力）和泥沙运动特点是什么？17．解释浅滩的的周期变化及多年周期性变化？18．试述弯道浅滩的环流特点？过渡段长短对环流有何影响？19．河床形态对浅滩演变有何影响？利于浅滩稳定的河床形态有哪几个方面？20．解释水流动力轴线、深泓线的含义，二者有何区别？21．水流动轴线的摆动对浅滩的影响如何？22．浅滩演变分析的方法及主要内容？23．相对水深的含义？水深分析的方法有哪些？其内容？24．浅滩的类型、出现地方、特点及主要整治方法。

25．绘图说明冲淤临界水位。

26．中、洪水整治与枯水整治有何不同，它们的主要任务是什么？27．设计水位包括哪些方面？确定基本站与浅滩设计水位的方法有哪些？28．整治水位、造床流量的概念，如何确定整治水位？29．解释整治线，整治线宽度，确定整治线宽度的方法有哪些？各方法计算整治线宽度的原理及步骤。

30．整治线布置的内容和基本原则是什么？31．解释稳定深槽和主导河岸？通常位于哪一岸？32．非淹没丁坝和淹没丁坝的水流各有何特点？33．绘图说明上挑、下挑丁坝的水流现象？比较其冲淤特点。

34．对口丁坝和错口丁坝布置的水流特点及适用条件，确定丁坝间距原则有哪些，如何等高式丁坝系统的含义。

学科门类工学专业代码081103授予学位工学学士（从2013级本科生开始执行）一、培养目标本专业培养掌握港口、航道与海岸工程领域以及相关工程领域（水利工程、海洋工程和土木工程等）基本知识与技能，能在水利、海洋、能源、交通等部门从事港口与航道工程、海岸与近海工程、工程环境的规划、勘察、设计、施工、管理等方面工作的高级工程技术人才。

二、培养规格本专业学生主要学习港口工程、航道工程和海岸工程方面的基本理论和基本知识，受到制图、测量、实验、综合分析和报告书写等方面的基本训练，具有工程规划、设计、施工、管理方面的基本能力,同时具有较强的获取知识、应用知识的能力和一定的创新能力。

毕业生应具备以下方面的知识和能力：1．掌握工程力学、河流及海岸动力学和水工结构物的基本理论和基本知识；2．掌握港口工程、航道工程和海岸工程的设计方法；3．具有从事工程规划、勘测、设计、施工和管理的基本能力；4．熟悉国家有关规范、政策和法规；5．了解港口工程、航道工程、海岸工程及海洋能源工程的发展动态；6．掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究能力。

三、支撑学科本专业依托的一级学科为工学（08）；二级学科为水利类(0808)四、核心课程港口水工建筑物；港口规划与布置；航道工程学；水运工程施工；工程水文学；河流动力学；海岸动力学；水力学五、特色课程港口物流；水运工程监理；港口管理；港口、海岸工程实用技术六、实践环节必修实践环节(38.5学分)1.大学物理实验 96课时/3.0学分 10.计算机辅助设计 2周/2学分2.建筑材料实验 16课时/0.5学分 11.工程测量实习 2周/2学分3.水力学实验 16课时/0.5学分 12.水运工程施工设计 1.5周/1.5学分4.土力学实验 16课时/0.5学分 13.毕业设计 12周/12学分5.认识实习 1周/1学分 14.专业综合实验 1周/1学分6.生产实习 2周/2学分 15.社会实践（Ⅰ，Ⅱ） 2周/2学分7.毕业实习 2周/2学分 16.工程地质实践 16课时/0.5学分8.钢筋混凝土结构设计 1.5周/1.5学分 17.创新创业教育 2学分9.港口水工建筑物设计 2周/2学分包含在课程内的必修实践环节合计74课时/2.5学分选修实践环节（1学分）1.房屋建筑学设计 1周/1学分七、学分分配八、课程设置1．公共基础教育层面通识教育层面的课程设置参见学校的通识教育课程设置一览表。

《航道工程》课程设计任务书指导教师杨红霞题目：某II级船闸总体规划及平面布置1设计资料1.1航运资料（1）航道等级：II级。

（2）建筑物等级：闸室，闸首，闸门按II级建筑物设计；导航建筑物，靠船建筑物按III—IV级建筑物设计；临时建筑物IV级。

（3）设计船型：根据调查，该河段近、远期船型资料见表1。

表1船型资料船型顶（拖）轮马力——长x宽x吃水（m)驳船长X宽X吃水（m)船队长X宽X吃水（m)备注—顶+2x2000 370马力75xl4x（2.6~2.8) 185xl4x (2.6〜2.8) 远期船型—顶+2x1000 270马力62xl0.6x (2.0~2.2) 151.5xl0.6x (2.0〜2.2) 远期船型—拖+ 4x500 270-27.5x6.1x2.46 53x8.8x1.9 239.5x8.8x2.46 近期船型—拖+12x100 250-23x4.9x1.85 24.85x5.24x1.85 321.2x5.2x1.85 近期船型（4）货运量近期：1200万吨/年；远期：2200万吨/年。

（5）通航情况通航期N=352天/年，每天过闸次数n=8,客轮及工作船每天过闸次数n=6，船只装载量利用系数α=0.84,货运量不均匀系数β= 1.30,船闸昼夜工作时间t=21小时，一般船速V=9.5km/小时，空载干弦高度(最大)取1.5m。

1.2地质资料根据地质钻探资料得知，地基无不良地质构造情况，地层分布近似水平，地基土表层至▽7.0m以上为重壤土，厚约1.5〜3m,其下▽7.0〜6.0m为轻砂壤土，厚约1.0m, ▽6.0m 以下为亚粘土，土壤物理性质见表2。

表2各种土壤的主要物理力学性质土壤名称重度（kN/m3)土颗粒重度G （kN/m3)内摩擦角含水率ɷ (%)粘结力c (kPa)渗透系数K(cm/s)承栽力天然.十.+土ɸ (°)[σ](kg/cm2)重壤土18.91 14.7 26.17 23.0 28.4 53.90 4.8x610-225.4轻砂壤土19.11 14.90 26.17 27.5 28.3 22.524 1.03xl510-313.6亚粘土19.01 15.29 26.85 26.0 24.4 56.84 1.0x710-294.01.3水文气象资料特征水位：上游设计洪水位：▽11.2m上游最高通航水位：▽11.2m上游最低通航水位：▽8.5m下游最高通航水位：▽9.0m下游最低通航水位：▽7.2m下游校核低水位：▽6.8m检修水位：上游▽1Om;下游▽8.Om气象资料：降雨量及气温资料从略。

1.上中游山区和丘陵区河流多为石质浅滩和卵石浅滩，平原河流主要是泥沙浅滩。

（ ）2. 水流的挟沙力与流速的高次方成反比。

（ ）3. 在弯曲河流两个反向弯道的过渡段上，环流的强度将大大增强。

（ ）4. 倒坡越大，水深越小时，比降越大；而水深增大则局部比降减小。

（ ）5. 低水位局部比降加大，浅滩易淤积；高水位时局部比降减小，浅滩易冲刷。

（ ）6. 枯水期，从上深槽到浅滩脊，沿水流方向流线呈扩散状态，流速沿程减小，至滩脊处流速减至最小。

（ ）7. 在一个水文年内，一般随着水位上涨，浅滩脊逐渐淤高，至最高水位时，上坡淤积，下坡冲刷。

（ ）8. 如果两年的来水量相近，来沙量不同，则来沙量大的年份浅滩就淤积多些。

（ ）9. 如果两年的来水量与来沙量均相近，洪峰与沙峰出现的出现不同，则沙峰出现在洪峰之前的年份，浅滩可能少淤或不淤，甚至冲刷。

（ ）10. 上游河势影响比降及引导水流走向，而下游河势则控制着浅滩的平面位臵。

（ ）11. 在设计水位满足要求的冲刷深度时，垂线平均流速要小于床沙的起动流速，并大于止动流速。

（ ）12. 坝轴线与水流流向交角小于900 为下挑丁坝，大于900为上挑丁坝，正交900为正挑丁坝。

（ ）13. 上挑丁坝，螺旋流指向坝田，坝田淤积效果较好。

（ ）14. 勾头丁坝头部水流平顺，流态较好，对船舶航行有利。

（ ）15. 平面外形比较顺直的河口，潮波变形以反射为主。

（ ）16. 缓混合型盐淡水混合方式一般出现在潮差大、潮流紊动性强的强潮河口。

（ ）17. 一般有主权“洪淤枯冲”，支汊“洪枯冲淤”。

（ ）18. 变动回水区的上段经常处于壅水状态，流速很小。

（ ）19. 局部阻力系数与计算段上、下过水断面的束窄比近似成线性关系。

（ ）20. 一般情况下，坝田淤积量与折减系数β成反比关系。

（ ）21. 当水流与挖槽有一定交角时，在潜入点附近沉积的泥沙也易被带到挖槽外面，交角越小效果越好。

（ ）22. 正常浅滩的挖槽轴线可选择在与水流动力轴线向重合的深泓线上。

航道专业知识——航道的概念魏信号航道专业知识航道专业知识——航道的概念一、航道的概念在不同的学科中，对航道都有着各自的定义。

海洋测绘学中，航道是指舰船航行的具有限制性或推荐性的带状水域；在海洋工程学中，航道是指供船舶航行或进出港区水域的水上通道；在渔业工程与渔港学中，航道是指为保证船舶安全航行所开辟的具备一定水深、宽度及航标的水道；在航道与港口学中，航道是指在江河、湖泊、水库等内陆水域和沿海水域中能满足船舶及其他水上交通工具安全航行要求的通道；在交通运输工程学中，航道是指水道中具有一定深度、宽度、净空高度和弯曲半径，能供船舶安全航行的水域。

因此航道这一概念涉及到多个学科，如上图。

本文所研究的航道水域是指交通运输工程学中航道所围成的水域。

“航道”这一概念在不同时代、不同学科领域具有多重含义，仅在水路运输领域内部就有广义和狭义两种理解。

近年来生态航道、绿色航道、数字航道、智慧航道等航道概念的兴起，更是赋予了传统的航道概念（航道系统专用的概念）新的内涵，也扩大了航道概念多领域的解读范围。

所以单一的从航道系统内部的角度视野去看待新的航道相关概念是远远不够的，需要从一个相对宽泛的视野来看待航道概念，探索航道相关概念，梳理航道易混淆概念，重构航道概念体系，进而理清新时代航道的新内涵。

(一)水路运输领域内航道概念辨析水路运输领域内对航道的理解历来就有广义和狭义之分。

1.广义的航道概念广义的航道基本上与河道或基本河槽等同。

国外也常用“水道（Waterway）”一词来表示航道，而“水道”亦即有较大水流经过的通道，包括江、河、渠道等。

德国《联邦航道法》将“供公共交通运输使用的联邦内河航道”列入航道法的附件。

2.狭义的航道概念航道的狭义理解等同于“航槽（navigation channel）”。

因为航道应当有尺度标准和设标界限，航道位置可以随河床演变或水位变动而随时移动，航道尺度也可以随季节与水位变化以及治理工程的实施而有所调整。

航道工程学复习思考题一、简答题1.什么是航道工程学？航道工程学是研究航道的设计、建设、维护和管理的学科。

航道是指供船舶通行的河道、港口和航道设施。

2.航道工程的作用和意义是什么？航道工程的作用和意义主要有：–保障船舶安全顺利通行，提供稳定和可靠的运输通道；–促进贸易和经济发展，方便货物运输和国际贸易；–提高港口和航运的效益，增加运输能力和效率；–促进海洋资源的开发和利用。

3.列举几种常见的航道工程设施。

–河道：主要包括水道、航道标志、浮架等；–港口：包括码头、堆场、集装箱装卸设施等；–船闸：用于船舶通过两个水平高度不同的水域；–泊位：供船舶停靠和装卸货物的地方；–水闸：调节河流水位或阻挡潮水进入内陆水域的设施。

4.什么是航道水文学？航道水文学是研究航道水文特性及其对航道工程的影响的学科。

主要研究航道的水动力特性、泥沙运动和沉积、海洋水文学等。

二、问题解答1.航道设计中需要考虑哪些因素？航道设计中需要考虑的因素有：–载船能力和尺寸：根据船舶的吃水、船长、船宽等参数确定航道的最小深度、通航宽度等；–地理条件：包括自然条件如地貌、水文特征等，以及土地利用、环境保护等；–航运需求和交通量：根据船舶通行的频率和数量，确定航道的通航能力和通行规则；–水深和泥沙情况：根据船舶的吃水和泥沙的深度、浓度等参数，保证航道的安全通行；–水文特性：包括流速、水位、水质等，影响船舶的航行和港口的运营等。

2.航道的深度如何确定？航道的深度一般根据船舶的吃水量和船舶通行的要求来确定。

具体的步骤如下：–首先，根据船舶的吃水量确定航道的最小深度。

吃水量是指船舶从水面到底部的垂直距离，包括船体的下沉、载重和其他因素。

–其次，考虑船舶通行的要求，例如船长、船宽、通航标准等。

根据这些参数，确定航道的通航宽度和附加深度。

–最后，结合船舶通行的水文特性，例如水深变化、泥沙运动等，进行深度修正和测量，保证航道的安全通行。

3.船闸的作用是什么？船闸是用于船舶通过两个水平高度不同的水域的设施。