航道工程学毕业设计指导书.pdf

《航道工程学》毕业设计指导书重庆交通大学河海学院水道教研室二〇〇六年三月一、设计目的设计的目的在于巩固和加深课堂中所学的基本概念和基本理论，了解航道工程设计的具体原则、步骤和方法，树立正确的设计思想，培养和提高计算、绘图的基本能力二、设计任务通过航道工程毕业设计， 可以将所学的基础课和专业基础课同专业知识有机的结合起来，使学生更好地明确学习目的，加深专业印象，为今后从事航道及通航建筑物的勘测、规划、可行性研究、设计、施工和科学研究工作打下坚实的基础，以达到本专业培养目标的要求三、设计资料、基本内容与要求第一部分航道整治设计（一）赤水河自然条件与航运现状1．自然条件赤水河发源于云南省镇雄县两河区的鱼洞河在云、贵、川三省交界的三岔附近，纳龙洞河与威信河汇合后称毕数河东行至赤水河桥后， 始称赤水河 至茅台转向西北，于赤水市下游5km 处进入四川省，在合江汇入长江，干流全长430 余 km，流域面积19007km2赤水河流经云南省的镇雄、威信；贵州省的毕节、大方、金沙、仁怀、遵义、桐梓、习水、赤水；四川省的叙永、古蔺、合江13 个县（市）水系呈羽毛直角状分布主要支流左岸有兰木坝河、白沙河、茅坝河、九溪河、古蔺河、马渡河、风溪河、大同河、五通河；右岸有小河、那坡河、盐津河、桐梓河、习水河等。

流域地处高原与盆地接壤地带土城至赤水段属低山丘陵区其中土城至复兴河段两岸地形较陡，河床呈“U”型；复兴至赤水（含赤水以下）河段，两岸开阔，枯水河面增大，河床呈“ V”型流域内出露的地层较全，除缺泥盆、石灰系外，其余各代地层均有出露在砂岩、页岩、粘土岩地区，河谷开阔，水流平缓，多卵石或石盘滩；在厚层砂岩地段，多崩岩、溪口冲积锥发育2. 水文、泥沙赤水河属雨源性河流，枯水径流主要靠地下水补给，水位流量稳定，汛期降水涌入河槽，水位涨落频繁，洪峰尖瘦，峰大量小，具有典型的山区河流特征赤水站洪、枯水位变幅达 13.52m，流量变率达 295倍根据赤水水文站多年水文资料分析：多年平均径流量82.17 亿 m3；历史最大年径流量140.7 亿 m3；历史最小年径流量49.72 亿 m3；多年平均流量 260 m3/s ；最大年平均流量446 m3/s ；多年平均含沙量 0.926kg/m3； 最大含沙量 2.71kg/m3；最小含沙量 0.322kg/m33．航运现状赤水河历来是黔北、川南通江达海的重要水运通道，航运历史悠久通过三次稍具规模的航道整治，收效较好，航道尺度均有较大的提高，岔角～赤水104.8km，已基本达Ⅶ级；0.7×15×150m(航深×航宽×弯曲半径 )； 赤水～合江 54km， 已达Ⅵ级。

0.8～0.9×25×250m(同前)1998 年完成货运量 133.3万 t，货物周转量 2.55 亿 t.km航道整治工程的范围为岔角～合江158.8km，其中香炉滩至合江23km，列入河口段淤积治理工程岔角～香炉滩段135.8km， 有重点滩险 65 处 岔角～狗狮子段 80.9km，有重点滩险 38 处，按Ⅵ级航道标准整治；狗狮子～香炉滩段54.9km，按Ⅴ级航标标准整治1998 年河系有营运船舶256 艘，载重量 7662t，载客量 2619客位完成的货运量133.3万 t，周转量 2.55 亿 t.km船舶运输分两段：(1) 岔角～赤水段主要采用2×110kw 机驳与 50～70t 简易驳船组合，上水时采用一拖 3～5 艘空驳，下水时各驳装载自航2) 赤水～合江段主要采用拖驳运输方式，一般2×110kw 拖轮拖带四艘 165t 级驳船(4×165t)航行，至合江后，再重新编队为一绑四驳航行于川江河段4. 葫市滩碍航成因与整治规划整治河段上段岔角 —狗狮子中的葫市滩段， 位于葫市街道背侧， 赤—习公路的下方，位置特殊；两岸崖壁陡峻， 中洪水过水断面狭窄，属峡谷窄深河段，流急、浪大，地形、地质、水流条件复杂。

根据贵州省发展计划委员会黔计基础[2001]1380 号“关于赤水河（岔角 —合江）航运建设工程可行性研究报告的批复” ，确定赤水河航道整治工程的建设期限4 年（2002年—2005年） ，整治范围包括： 岔角—香炉滩 135.8km 的航道整治， 香炉滩 —合江 23km河口段的淤积治理 航道标准及尺度分两段： 上段岔角 —狗狮子 80.9km，六级航道，尺度为 0.8—1.0×20×150m（航深×航宽×弯曲半径） ；下段狗狮子 —合江 77.9km，五级航道，尺度为1.1—1.3×22×250m(同上)同时设置助、导航、通信以及维护管理等配套设施二）基本资料1．赤水河葫市滩滩段江床地形图(2002 年 4 月测，比例 1：500) 2．枯水、中枯水、成滩水位、最凶水位、消滩水位对应的五级流量的瞬时水面线、流速流向资料 (2002年测) 3．葫市滩进出口处右4#、11#水尺 2002 年 4 月～8 月连续水位观读资料4．赤水水文站有关资料以上 1～3 项资料由长江航道工程局勘测处测设，第4 项资料由贵州顺达水运规划勘测设计所提供5．赤水河（岔角 —合江）航运建设工程可行性研究报告、初步设计。

6. 赤水河葫市滩滩航道整治模型试验资料三）设计需完成的内容1．需整理的水文泥沙资料⑴基本站、葫市滩滩段流量过程线⑵基本站水位－流量关系曲线⑶基本站流量与滩段水尺水位相关图⑷葫市滩河床质泥沙级配曲线2．滩险的成因分析⑴计算天然情况下各级流量下滩段流速、比降⑵计算各级流量下船舶航行阻力⑶确定滩段各特征水位3．整治线及整治建筑物布置设计(1)确定设计流量、设计水位(2)确定整治流量、整治水位(3)整治线宽度确定(4)整治线走向及平面布置(5)整治方案设计(6)整治建筑物平面布置(7)挖槽平面布置设计4．整治效果预测(1)整治前后洪、中、枯水面线计算(2)整治前后流速计算5．整治工程设计、工程量计算(1)整治建筑物断面设计及工程量计算(2)挖槽断面设计及工程量计算6．设计概算（四）时间安排1．熟悉资料、整理的水文泥沙资料(1.5 周) 2．滩险的成因分析 (1 周) 3．整治线及整治建筑物布置设计(1 周) 4．整治效果预测 (3.5 周) 5．整治工程设计、工程量计算(1 周) 6．设计概算 (0.5 周) 6．报告整理 (1 周) 7．毕业答辩 (0.5 周暂定答辩时间： 2003年 6 月 16日) 第二部分船闸设计（一）设计主要内容第一章船闸总体规划及平面布置1.1 船闸布置1.2 船闸的平面尺寸包括船闸的有效尺度、门槛水深的计算以及断面系数的效核。

1.3 引航道平面尺寸及形状首先确定引航道的形状，再确定引航道的各种尺度，包括直线段、过渡段等的长度及引航道的宽度和水深，并进行断面系数的效核1.4 船闸的各部分高程包括闸首、闸室及引航道的各部分高程确定，并绘制船闸高程示意图1.5 船闸的通过能力包括船闸的过闸时间、平均吨位、闸次组合等各项内容，并使通过能力达到近、远期货运量的要求1.6 船闸的耗水需计算船闸一昼夜过闸的平均耗水量和闸阀门漏水，进一步计算电能损失第二章闸首、闸阀门、输水系统选择及水力计算2.1 闸首、闸阀门及输水系统型式选择闸首、闸阀门需列表进行比选，输水系统需进行计算选择2.2 输水系统布置主要包括消能型式选择、廊道具体布置及细部尺寸（进出口、转弯、直线段等细部设计以及廊道断面面积、阻力系数、流量系数、闸阀门开启时间、停泊条件计算），应在方格纸上画出输水系统布置图；水力特征曲线的计算及绘制力求用计算机完成第三章闸室结构设计1.1 闸室结构型式选择需列表进行放案比选，应选择两个方案进行初步设计1.2 初步设计两个方案需进行同等精度的计算，可就高水、低水、检修、施工完建、非常几种计算情况中，选择其中两种情况进行计算，计算内容主要包括地基计算和闸墙结构计算，钢筋混凝土闸墙不进行配筋设计验算；各种力（土压力、水压力、扬压力、 船舶荷载、自重、地基反力等）的计算采用手算应列表计算，但最好用计算机进行电算。

1.3 结构计算对所选择的最终方案，将其余的计算情况进行完善，钢筋混凝土闸墙应进行配筋设计验算二）设计资料及有关规定1．航运资料（1）航道等级：Ⅲ级（2）建筑物等级：Ⅱ级（3）设计船型：船型顶（拖）轮尺度长×宽×吃水（M）驳船尺度长 × 宽 × 吃 水（M）船队尺度长 × 宽 × 吃 水（M）资料来源一顶 +2×1000T 27.5× 10.6×2.2 62× 10.6×2.2 151.5×10.6×2.2 远期一拖 +4×500T 27.5× 6.6×1.9 53× 8.8×1.9 239.5×8.8×1.9 近期（4）相关资料：每日非货运船通过次数n0=2 次，船舶装载系数 α=0.75，货运不均匀系数β=1.35， 日平均工作时间 τ=22小时， 年通航时间 N=360天， 最大空载干弦高为1.0M2．地形资料： 1：2000地形图3．地质资料：该地区以壤土和粉土为主，其间无特殊地层构造，力学指标如下：σ=38T/M2，υ=20°，c=0.58kg/cm2，γ=1.97kg/cm3，γ d=1.58kg/cm3，K=1.20× 10-7 4．水文气象资料（1）水文资料上游（ M）下游（ M）最高通航水位+7.0 +8.4 最低通航水位+2.3 +1.4 检修水位+3.8 +4.0 （2）气象资料：常年风向东北，最大风力8～12 级5．其它资料：船闸上有公路桥，宽10M，桥下净空为 7M。

三）设计成果要求1、设计说明书一份，包括相应的图、表、文字说明，以及分析计算过程及计算结果等2、设计图纸若干，包括：总平面布置图一张，以及相应的立面图、断面图、输水系统布置图四）物资准备计算器，丁字尺，直角三角尺，绘图板，1#绘图纸一张，绘图铅笔（HB，2B 型号）若干，以及设计所需的信签纸等五）主要图式、表式1、主要图式：总平面布置图，断面图，高程示意图，输水系统布置图，结构计算示意图及其一些细部图等2、主要表式：船闸布置比较表，闸室、闸首及闸阀门结构比较表，输水系统水力计算表，闸墙结构计算表等六）考核内容与方式考核评分主要包括以下几方面的内容：1、设计内容是否齐全2、报告格式、设计深度是否符合要求3、分析、计算方法和过程是否正确4、图纸是否完整，正确以及绘图的基本能力（线条、字体和整洁度等）七）参考书目1、 《船闸设计规范》，人民交通出版社2、 《船闸设计》，王作高主编，人民交通出版社3、 《渠化工程学》，蔡志长主编，人民交通出版社4、 《船闸总体布置设计规范》 ，人民交通出版社5、 《船闸输水系统设计规范》 ，人民交通出版社。