内河引航ppt课件.ppt
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1、 内内 河河 引引 航航甘浪雄甘浪雄 主主 讲讲武汉理工大学航运学院武汉理工大学航运学院第一章第一章 内河航道内河航道第一节第一节 河流基本知识河流基本知识 河流是指陆地表面上的线性凹地与在其上河流是指陆地表面上的线性凹地与在其上流动的河水的总称,是在壳构造运动的基础上,流动的河水的总称,是在壳构造运动的基础上,水流与河床长期地相互作用下形成的。河不是水流与河床长期地相互作用下形成的。河不是一种天然水体,它由一定区域内的地面水及地一种天然水体,它由一定区域内的地面水及地水下所补给,并在重力作用下经常或周期性地水下所补给,并在重力作用下经常或周期性地沿着由它本身所造成的连续延伸的线性凹地流沿着由
2、它本身所造成的连续延伸的线性凹地流动着。水利、航运、养殖及人类生存、供水巨动着。水利、航运、养殖及人类生存、供水巨大的作用。大的作用。一、河流的基本组成一、河流的基本组成河流最基本的组成可分为两部分河流最基本的组成可分为两部分 :1 1陆地表面的线性凹地陆地表面的线性凹地-河谷;河谷;2 2河谷上流动的河水。河谷上流动的河水。河谷的形成与地质过程、地流的冲淤变化有河谷的形成与地质过程、地流的冲淤变化有关。河谷一般由谷底、冲积层、谷坡、阶地、河关。河谷一般由谷底、冲积层、谷坡、阶地、河床、河槽、河漫滩等部分组成。根据其组成特点床、河槽、河漫滩等部分组成。根据其组成特点可分为阶地河谷与无阶地河谷两
3、大类。可分为阶地河谷与无阶地河谷两大类。1 1谷底:河谷的最下部分。谷底:河谷的最下部分。谷底:河谷的最下部分。谷底:河谷的最下部分。2 2冲积层:淤积在谷底上的泥沙、砾石、卵石、石块等。冲积层:淤积在谷底上的泥沙、砾石、卵石、石块等。冲积层:淤积在谷底上的泥沙、砾石、卵石、石块等。冲积层:淤积在谷底上的泥沙、砾石、卵石、石块等。3 3河床:河床的经常或被水流淹没的部分。河床:河床的经常或被水流淹没的部分。河床:河床的经常或被水流淹没的部分。河床:河床的经常或被水流淹没的部分。4 4河槽:河床中经常或正被水流淹没的部分。河槽:河床中经常或正被水流淹没的部分。河槽:河床中经常或正被水流淹没的部分
4、。河槽:河床中经常或正被水流淹没的部分。5 5河漫滩:冲积极层的一部分,因泥沙等淤积在近岸边而河漫滩:冲积极层的一部分,因泥沙等淤积在近岸边而河漫滩:冲积极层的一部分,因泥沙等淤积在近岸边而河漫滩:冲积极层的一部分,因泥沙等淤积在近岸边而形成,洪水时被淹没,而中枯时则露出水面以上。形成,洪水时被淹没,而中枯时则露出水面以上。形成,洪水时被淹没,而中枯时则露出水面以上。形成,洪水时被淹没,而中枯时则露出水面以上。6 6谷坡:河漫滩以上两侧较高的陆地部分。谷坡:河漫滩以上两侧较高的陆地部分。谷坡:河漫滩以上两侧较高的陆地部分。谷坡:河漫滩以上两侧较高的陆地部分。7 7阶地:分布在谷坡上,排列较平坦
5、,呈阶梯状的地形。阶地:分布在谷坡上,排列较平坦,呈阶梯状的地形。阶地:分布在谷坡上,排列较平坦,呈阶梯状的地形。阶地:分布在谷坡上,排列较平坦,呈阶梯状的地形。是由河流下蚀和侧蚀作用形成的。是由河流下蚀和侧蚀作用形成的。是由河流下蚀和侧蚀作用形成的。是由河流下蚀和侧蚀作用形成的。河水是地表水在重力作用下沿河谷流动的水流。正是由于河水是地表水在重力作用下沿河谷流动的水流。正是由于河水是地表水在重力作用下沿河谷流动的水流。正是由于河水是地表水在重力作用下沿河谷流动的水流。正是由于河水的存在使得水上运输才有可能。河水的存在使得水上运输才有可能。河水的存在使得水上运输才有可能。河水的存在使得水上运输
6、才有可能。二、河流的分类与分段二、河流的分类与分段 河流与地壳、气候、土壤、植被、河道演变、人工用水等河流与地壳、气候、土壤、植被、河道演变、人工用水等河流与地壳、气候、土壤、植被、河道演变、人工用水等河流与地壳、气候、土壤、植被、河道演变、人工用水等各种自然地理因素密切相关。每条河流都具有各自的特征。河各种自然地理因素密切相关。每条河流都具有各自的特征。河各种自然地理因素密切相关。每条河流都具有各自的特征。河各种自然地理因素密切相关。每条河流都具有各自的特征。河流,根据地质地貌,水文特征和航行条件可分为山区河流与平流,根据地质地貌,水文特征和航行条件可分为山区河流与平流,根据地质地貌,水文特
7、征和航行条件可分为山区河流与平流,根据地质地貌,水文特征和航行条件可分为山区河流与平原河流两大类。原河流两大类。原河流两大类。原河流两大类。1 1、山区河流、山区河流、山区河流、山区河流 山区河流流经地势高峻,地形复杂的山区。沿程多为开阔山区河流流经地势高峻,地形复杂的山区。沿程多为开阔山区河流流经地势高峻,地形复杂的山区。沿程多为开阔山区河流流经地势高峻,地形复杂的山区。沿程多为开阔段与峡谷相间,平面形态极为复杂,两岸与河心常有巨大突出,段与峡谷相间,平面形态极为复杂,两岸与河心常有巨大突出,段与峡谷相间,平面形态极为复杂,两岸与河心常有巨大突出,段与峡谷相间,平面形态极为复杂,两岸与河心常
8、有巨大突出,岸线极不规则,急弯卡口比比皆是。由于山区坡面陡峻,降雨岸线极不规则,急弯卡口比比皆是。由于山区坡面陡峻,降雨岸线极不规则,急弯卡口比比皆是。由于山区坡面陡峻,降雨岸线极不规则,急弯卡口比比皆是。由于山区坡面陡峻,降雨强长较大,汇流时间短,洪水的猛涨猛落是山区河流重要的水强长较大,汇流时间短,洪水的猛涨猛落是山区河流重要的水强长较大,汇流时间短,洪水的猛涨猛落是山区河流重要的水强长较大,汇流时间短,洪水的猛涨猛落是山区河流重要的水文特点。山区河流的水面纵比降一般都比较大。山区河流的流文特点。山区河流的水面纵比降一般都比较大。山区河流的流文特点。山区河流的水面纵比降一般都比较大。山区河
9、流的流文特点。山区河流的水面纵比降一般都比较大。山区河流的流速大。山区河流的流态十分紊乱。山区河流的河床多为原生基速大。山区河流的流态十分紊乱。山区河流的河床多为原生基速大。山区河流的流态十分紊乱。山区河流的河床多为原生基速大。山区河流的流态十分紊乱。山区河流的河床多为原生基岩、乱石或卵石组成,山区河道易于遭受突然而强烈的外界因岩、乱石或卵石组成,山区河道易于遭受突然而强烈的外界因岩、乱石或卵石组成,山区河道易于遭受突然而强烈的外界因岩、乱石或卵石组成,山区河道易于遭受突然而强烈的外界因素影响,而产生河床的显著变形。总的来说山区河流流速大,素影响,而产生河床的显著变形。总的来说山区河流流速大,
10、素影响,而产生河床的显著变形。总的来说山区河流流速大,素影响,而产生河床的显著变形。总的来说山区河流流速大,水位变幅大,流态紊乱,航道尺度水,航行条件较差。水位变幅大,流态紊乱,航道尺度水,航行条件较差。水位变幅大,流态紊乱,航道尺度水,航行条件较差。水位变幅大,流态紊乱,航道尺度水,航行条件较差。2 2、平原河流、平原河流、平原河流、平原河流 平原河流流经地热平坦、土质疏松的平原地区。其特点为平原河流流经地热平坦、土质疏松的平原地区。其特点为平原河流流经地热平坦、土质疏松的平原地区。其特点为平原河流流经地热平坦、土质疏松的平原地区。其特点为具有度广的河漫滩,河床多为卵石挟沙、粗沙、中沙、细沙
11、以具有度广的河漫滩,河床多为卵石挟沙、粗沙、中沙、细沙以具有度广的河漫滩,河床多为卵石挟沙、粗沙、中沙、细沙以具有度广的河漫滩,河床多为卵石挟沙、粗沙、中沙、细沙以至粘土。大流与河至粘土。大流与河至粘土。大流与河至粘土。大流与河河床的相互作用下,河流往往在广阔的河漫河床的相互作用下,河流往往在广阔的河漫河床的相互作用下,河流往往在广阔的河漫河床的相互作用下,河流往往在广阔的河漫滩上左右摆动。因而平原河流航道多变,不稳定。滩上左右摆动。因而平原河流航道多变,不稳定。滩上左右摆动。因而平原河流航道多变,不稳定。滩上左右摆动。因而平原河流航道多变,不稳定。平原河流由于集水面积大,汇流时间长。洪水期一
12、般没有平原河流由于集水面积大,汇流时间长。洪水期一般没有平原河流由于集水面积大,汇流时间长。洪水期一般没有平原河流由于集水面积大,汇流时间长。洪水期一般没有猛涨猛落的现象,持续时间也相对较长,水位变化幅度亦不大。猛涨猛落的现象,持续时间也相对较长,水位变化幅度亦不大。猛涨猛落的现象,持续时间也相对较长,水位变化幅度亦不大。猛涨猛落的现象,持续时间也相对较长,水位变化幅度亦不大。3 3、山区河流与平原河流特点比较、山区河流与平原河流特点比较、山区河流与平原河流特点比较、山区河流与平原河流特点比较 平原河流相对于山区河流而言流速水,水位变幅小,水流平原河流相对于山区河流而言流速水,水位变幅小,水流
13、平原河流相对于山区河流而言流速水,水位变幅小,水流平原河流相对于山区河流而言流速水,水位变幅小,水流平顺,流态平缓,航道尺度较大。但航道不稳定,时有浅滩碍平顺,流态平缓,航道尺度较大。但航道不稳定,时有浅滩碍平顺,流态平缓,航道尺度较大。但航道不稳定,时有浅滩碍平顺,流态平缓,航道尺度较大。但航道不稳定,时有浅滩碍航,属宽浅型的河段。总的来说航行条件比山区河流要好。常航,属宽浅型的河段。总的来说航行条件比山区河流要好。常航,属宽浅型的河段。总的来说航行条件比山区河流要好。常航,属宽浅型的河段。总的来说航行条件比山区河流要好。常将河流划分为河源、上游、中游、下游和河口五个段。同一河将河流划分为河
14、源、上游、中游、下游和河口五个段。同一河将河流划分为河源、上游、中游、下游和河口五个段。同一河将河流划分为河源、上游、中游、下游和河口五个段。同一河流,不同的部门从不同的角度出发,有不同的划分结果,但一流,不同的部门从不同的角度出发,有不同的划分结果,但一流,不同的部门从不同的角度出发,有不同的划分结果,但一流,不同的部门从不同的角度出发,有不同的划分结果,但一般来说,都有共同的特点。般来说,都有共同的特点。般来说,都有共同的特点。般来说,都有共同的特点。1河源:河流的发源地河源:河流的发源地 2上游:地处山区峡谷地带,具有山区河流的基本上游:地处山区峡谷地带,具有山区河流的基本 特征。特征。
15、3中游:位于上游和下游之是,一般流经丘陵地区,中游:位于上游和下游之是,一般流经丘陵地区,因而同时具有山区河流与平原河流的某些特征。因而同时具有山区河流与平原河流的某些特征。4下游:地处平原地区,具有平原河流的基本特征。下游:地处平原地区,具有平原河流的基本特征。5河口段:河流流入海洋、湖泊、水库、沼泽、沙河口段:河流流入海洋、湖泊、水库、沼泽、沙漠或另一河流的出口处。漠或另一河流的出口处。(注:上述河流的分类与分段方法,对于较小的注:上述河流的分类与分段方法,对于较小的河流不完全适合。)河流不完全适合。)三、河道特征三、河道特征 河道特征包括河槽的平面形态,河流的断面积和比降等。山区河流,河
16、道特征包括河槽的平面形态,河流的断面积和比降等。山区河流,河道特征包括河槽的平面形态,河流的断面积和比降等。山区河流,河道特征包括河槽的平面形态,河流的断面积和比降等。山区河流,平原河流。河流的断面分为纵断面及横断面。一般纵断面是指导沿河流平原河流。河流的断面分为纵断面及横断面。一般纵断面是指导沿河流平原河流。河流的断面分为纵断面及横断面。一般纵断面是指导沿河流平原河流。河流的断面分为纵断面及横断面。一般纵断面是指导沿河流中线或线的剖面,以横座标为河长,纵座标为高程,即可绘出河流的纵中线或线的剖面,以横座标为河长,纵座标为高程,即可绘出河流的纵中线或线的剖面,以横座标为河长,纵座标为高程,即可
17、绘出河流的纵中线或线的剖面,以横座标为河长,纵座标为高程,即可绘出河流的纵断面图。如图断面图。如图断面图。如图断面图。如图1-11-1所示。所示。所示。所示。图图图图1 11 1 河流纵断面示意图河流纵断面示意图河流纵断面示意图河流纵断面示意图 河槽中某处垂直于流向的断面称为河流在该处的横断面。它的下界河槽中某处垂直于流向的断面称为河流在该处的横断面。它的下界河槽中某处垂直于流向的断面称为河流在该处的横断面。它的下界河槽中某处垂直于流向的断面称为河流在该处的横断面。它的下界为河底,两侧为河槽斜坡,上界为水面线。横断面也称为过水断面。它为河底,两侧为河槽斜坡,上界为水面线。横断面也称为过水断面。
18、它为河底,两侧为河槽斜坡,上界为水面线。横断面也称为过水断面。它为河底,两侧为河槽斜坡,上界为水面线。横断面也称为过水断面。它是计算流量的重要因素。是计算流量的重要因素。是计算流量的重要因素。是计算流量的重要因素。第第二二节节 航道尺度和航道等级航道尺度和航道等级 凡是能进行水上运输的天然河流称天然河道,它与凡是能进行水上运输的天然河流称天然河道,它与凡是能进行水上运输的天然河流称天然河道,它与凡是能进行水上运输的天然河流称天然河道,它与河运、湖泊、水库等统称内河水道。河运、湖泊、水库等统称内河水道。河运、湖泊、水库等统称内河水道。河运、湖泊、水库等统称内河水道。水道中具有一定深度、宽度、净空
19、高度和弯曲半径,水道中具有一定深度、宽度、净空高度和弯曲半径,水道中具有一定深度、宽度、净空高度和弯曲半径,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称之为航道,通常用航标标示。能供船舶安全航行的水域称之为航道,通常用航标标示。能供船舶安全航行的水域称之为航道,通常用航标标示。能供船舶安全航行的水域称之为航道,通常用航标标示。习惯上,将航道中水深大、流速大的水域称为主航道,习惯上,将航道中水深大、流速大的水域称为主航道,习惯上,将航道中水深大、流速大的水域称为主航道,习惯上,将航道中水深大、流速大的水域称为主航道,其它相对主航道而言,能缩短航程、提高航速、减少航其它相
20、对主航道而言,能缩短航程、提高航速、减少航其它相对主航道而言,能缩短航程、提高航速、减少航其它相对主航道而言,能缩短航程、提高航速、减少航行时间(缩短营运周期),从而提高经济效益的汊道或行时间(缩短营运周期),从而提高经济效益的汊道或行时间(缩短营运周期),从而提高经济效益的汊道或行时间(缩短营运周期),从而提高经济效益的汊道或主流两侧的缓流区称为副航道或经济航道。经济航道有主流两侧的缓流区称为副航道或经济航道。经济航道有主流两侧的缓流区称为副航道或经济航道。经济航道有主流两侧的缓流区称为副航道或经济航道。经济航道有三种:缓流航道;短捷航道;经济迂回航道。三种:缓流航道;短捷航道;经济迂回航道
21、。三种:缓流航道;短捷航道;经济迂回航道。三种:缓流航道;短捷航道;经济迂回航道。一、内河航道尺度一、内河航道尺度 航道尺度是指一定水位下的航道深度、航道宽度、航道曲率航道尺度是指一定水位下的航道深度、航道宽度、航道曲率航道尺度是指一定水位下的航道深度、航道宽度、航道曲率航道尺度是指一定水位下的航道深度、航道宽度、航道曲率半径和通航高度。半径和通航高度。半径和通航高度。半径和通航高度。航道标准尺度指在全年通航期内,为保证船舶安全通航,根航道标准尺度指在全年通航期内,为保证船舶安全通航,根航道标准尺度指在全年通航期内,为保证船舶安全通航,根航道标准尺度指在全年通航期内,为保证船舶安全通航,根据河
22、流通航条件而确定的通行保证率下,航道中所必须维护的最据河流通航条件而确定的通行保证率下,航道中所必须维护的最据河流通航条件而确定的通行保证率下,航道中所必须维护的最据河流通航条件而确定的通行保证率下,航道中所必须维护的最小航道尺度。故航道标准尺度又称航道保证尺度。小航道尺度。故航道标准尺度又称航道保证尺度。小航道尺度。故航道标准尺度又称航道保证尺度。小航道尺度。故航道标准尺度又称航道保证尺度。1 1航道标准深度(航道标准深度(航道标准深度(航道标准深度(h h)航道标准深度是航道在枯水期内所应维护的最小水深,是航道的航道标准深度是航道在枯水期内所应维护的最小水深,是航道的航道标准深度是航道在枯
23、水期内所应维护的最小水深,是航道的航道标准深度是航道在枯水期内所应维护的最小水深,是航道的主要尺度。它的确定一般应从营运经济和航道条件两个方面进行分析论主要尺度。它的确定一般应从营运经济和航道条件两个方面进行分析论主要尺度。它的确定一般应从营运经济和航道条件两个方面进行分析论主要尺度。它的确定一般应从营运经济和航道条件两个方面进行分析论证。航道中应维护的最小水深为:证。航道中应维护的最小水深为:证。航道中应维护的最小水深为:证。航道中应维护的最小水深为:h=T+h=T+h h 式中:式中:式中:式中:hh航道标准深度(航道标准深度(航道标准深度(航道标准深度(mm););););TT允许通船舶
24、的最大吃水深度(允许通船舶的最大吃水深度(允许通船舶的最大吃水深度(允许通船舶的最大吃水深度(mm););););hh剩余水深(剩余水深(剩余水深(剩余水深(mm)。)。)。)。设计时,需根据我国各河流实际航行经验,综合考虑下设计时,需根据我国各河流实际航行经验,综合考虑下设计时,需根据我国各河流实际航行经验,综合考虑下设计时,需根据我国各河流实际航行经验,综合考虑下述因素,进行分析确定。述因素,进行分析确定。述因素,进行分析确定。述因素,进行分析确定。1 1)船舶航行时,因船体下沉需增加的水深。)船舶航行时,因船体下沉需增加的水深。)船舶航行时,因船体下沉需增加的水深。)船舶航行时,因船体下
25、沉需增加的水深。在理论上已有不少半经验公式,其中以霍密尔公式较为简便:在理论上已有不少半经验公式,其中以霍密尔公式较为简便:在理论上已有不少半经验公式,其中以霍密尔公式较为简便:在理论上已有不少半经验公式,其中以霍密尔公式较为简便:式中:式中:式中:式中:TcpTcp平均吃水增量,即船舶动吃水量(平均吃水增量,即船舶动吃水量(平均吃水增量,即船舶动吃水量(平均吃水增量,即船舶动吃水量(mm););););hh航道水深(航道水深(航道水深(航道水深(mm););););VV船舶对水速度(船舶对水速度(船舶对水速度(船舶对水速度(m/sm/s););););TT船舶吃水(船舶吃水(船舶吃水(船舶吃
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