第二章礙航險(xiǎn)灘及其特性第1頁，共61頁。第一節(jié)礙航灘險(xiǎn)的分類第二章礙航灘險(xiǎn)及其特性第2頁，共61頁。第一節(jié)礙航灘險(xiǎn)的分類一般礙航特征：①平原河流主要為枯期航深不足；②山區(qū)河流主要水淺、流急、險(xiǎn)惡流態(tài)礙航并存，整個(gè)水文年均有可能礙航。按礙航原因，灘險(xiǎn)的三種基本類型：①淺灘②急流灘③險(xiǎn)灘第3頁，共61頁。一、淺灘1、定義航道水深達(dá)不到現(xiàn)有航道維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)或確定整治目標(biāo)的局部河段，包括湖泊、運(yùn)河、水網(wǎng)和通航渠道中的淺段。（教材定義不準(zhǔn)確）河流縱剖面

第4頁，共61頁。一、淺灘2、淺灘的組成圖1-1淺灘的組成a)平面圖；b)沿深泓線縱斷面；c)A-B斷面1-上邊灘；2-下邊灘；3-上深槽；4-下深槽；5-沙梗；6-上深槽尖潭；7-下深槽倒套；8-上沙梗；9-下沙嘴；c-鞍凹；8～c～9灘脊第5頁，共61頁。（1）按灘形特征和礙航情況分：

正常淺灘、交錯(cuò)淺灘、復(fù)式淺灘、散亂淺灘。一、淺灘3、淺灘的分類第6頁，共61頁。（2）按河床組成分：石質(zhì)淺灘、卵石淺灘、砂(泥)質(zhì)淺灘等。一、淺灘3、淺灘的分類第7頁，共61頁。（3）按淺灘淤積部位分：過渡段淺灘、放寬段淺灘、峽口淺灘、分汊河段淺灘、支流河口淺灘。一、淺灘3、淺灘的分類第8頁，共61頁。一、淺灘4、淺灘的成因（1）沖積性河流形成淺灘的根本成因

輸沙不平衡而產(chǎn)生的局部淤積。具體成因：（1）流速的減?。?）環(huán)流的消失或減弱（3）洪枯水流向不一致（4）局部地區(qū)來沙量的加大

石質(zhì)淺灘緣于地質(zhì)構(gòu)造因素外，其他淺灘均為河床演變的產(chǎn)物。第9頁，共61頁。一、淺灘4、淺灘的成因（2）石質(zhì)淺灘緣于地質(zhì)構(gòu)造（3）因人類活動(dòng)使河床發(fā)生再造過程，形成新的礙航淤積體。多出現(xiàn)在：攔河建筑物的上下游、過河建筑物的上游、大型調(diào)（引)水過程的下游。第10頁，共61頁。二、急流灘定義：河床過水?dāng)嗝妾M小，流速、比降較大，導(dǎo)致船舶難以自航上灘的局部河段。1、急流灘的分類(1)按灘險(xiǎn)成因分類基巖急灘、卵石急灘、溪口急灘、崩巖與滑坡急灘。第11頁，共61頁。二、急流灘第12頁，共61頁。二、急流灘1、急流灘的分類(1)按灘險(xiǎn)成因分類(2)按灘形態(tài)分類突嘴型、窄槽型、橫埂型、汊道型急灘。急灘灘型示意圖a)突嘴型；b)窄槽型；c)橫埂型第13頁，共61頁。二、急流灘1、急流灘的分類(1)按灘險(xiǎn)成因分類(2)按灘形態(tài)分類(3)按成灘水位分類：枯水灘、中水灘、洪水灘。圖a)中洪水急流灘圖b)枯水急流灘第14頁，共61頁。二、急流灘2、急流灘的成因主要原因：過水面積減小。河床泄水面積減小的原因：

(1)地質(zhì)構(gòu)造

(2)溪溝沖石

(3)崩巖滑坡

(4)卵石淤積

(5)樞紐下游不均勻沖刷，導(dǎo)致的局部隆起形成陡坡急流。第15頁，共61頁。二、急流灘2、急流灘的成因

川江斗笠子枯水急流灘（卵石淤積）第16頁，共61頁。三、險(xiǎn)灘定義：因航道過分彎曲、航寬不足或者存在嚴(yán)重的橫流、滑梁水等礙航流態(tài)，致使船舶航行十分危險(xiǎn)的局部河段。多出現(xiàn)在山區(qū)、丘陵河段。1、急流灘的分類按灘險(xiǎn)成因分類，主要有：礁石險(xiǎn)灘、泡漩險(xiǎn)灘、滑梁險(xiǎn)灘、掃彎險(xiǎn)灘等。第17頁，共61頁。三、險(xiǎn)灘2、灘險(xiǎn)成因（1）因地質(zhì)構(gòu)造或?yàn)?zāi)害，形成過分狹窄或曲折的石質(zhì)航槽；（2）水流長期塑造形成彎曲狹窄抗沖性強(qiáng)的河槽

彎曲半徑R小、掃彎水（3）自然形成礙航流態(tài)（4）樞紐或大型調(diào)（引）水工程形成新的礙航灘險(xiǎn)

庫尾：灘槽異位，新槽位于礁石區(qū)易形成險(xiǎn)灘壩區(qū)：引航道口門區(qū)、連接段水流條件較差取水口（排水口）：礙航橫流、斜流第18頁，共61頁。第二節(jié)平原河段灘險(xiǎn)的特性第二章礙航灘險(xiǎn)及其特性第19頁，共61頁。一、平原河段灘險(xiǎn)特性1、徑流河段

（1）淺灘水深（2）急彎、斜流（3）人為因素影響：橋梁選址不當(dāng)、無序采砂等（4）礁石、沉船威脅航行安全第20頁，共61頁。一、平原河段灘險(xiǎn)特性2、感潮河段（1）航道水深不足（2）航道通過能力不足（3）水道互通條件不良第21頁，共61頁。一、平原河段灘險(xiǎn)特性3、湖區(qū)航道（1）湖泊航道（超越湖泊的航道）近港航道水深不足（2）河湖兩相航道（洪水為湖、枯水為河的航道）枯期出現(xiàn)淺灘、彎曲狹窄段、特殊的跌坎陡坡段。（3）濱湖航道（連接湖泊、汛期受湖泊壅水影響的入湖河段的航道）淺灘礙航第22頁，共61頁。1．來水來沙條件來水條件：來水總量、洪峰大小及洪峰過程線的形式、某一特定水位的持續(xù)時(shí)間。來沙條件：來沙總量、含水量大小、粒徑級(jí)配及過程線的形式。來水來沙條件河床邊界條件上下游河段演變的影響二、影響淺灘演變的主要因素第23頁，共61頁。演變特點(diǎn)：7～9月：沖刷；11～4月：淤積。例：來水來沙條件對(duì)河床演變的影響二、影響淺灘演變的主要因素第24頁，共61頁。2．河床邊界條件河床的平面形狀、縱向形態(tài)，河床的組成，邊灘的尺度、部位及形狀等。

（1）淺灘上、下游的邊灘對(duì)其沖淤有很大影響邊灘的高低，標(biāo)志水流歸槽水位的高低及對(duì)水流導(dǎo)沙作用的強(qiáng)弱。二、影響淺灘演變的主要因素第25頁，共61頁。（2）過渡段的長度對(duì)過渡段淺灘的影響①過渡段適當(dāng)：

上下彎道的環(huán)流使淺灘對(duì)面形成兩個(gè)大邊灘。

②過渡段太長：

常形成兩個(gè)以上淺灘，淺灘不穩(wěn)定。③過渡段長、河床寬：

泥沙大量在河床上淤積，形成心灘或江心洲。④過渡段太短

形成交錯(cuò)淺灘（不利航行）

二、影響淺灘演變的主要因素2．河床邊界條件

第26頁，共61頁。（3）河道的放寬段（4）在束窄（峽口）上游段（5）支流河口（6）入海河口

二、影響淺灘演變的主要因素2．河床邊界條件

第27頁，共61頁。（1）上游河段的影響主要表現(xiàn)在進(jìn)入本灘段的水流動(dòng)力軸線上；（2）下游河段的影響主要表現(xiàn)在下游河床沖淤對(duì)本河段比降的變化、引導(dǎo)水流走向，使淺灘的沖淤水位和輸沙力受到影響。3、上下游河段演變的影響二、影響淺灘演變的主要因素第28頁，共61頁。1．淺灘的穩(wěn)定性與活動(dòng)性

穩(wěn)定性：河床形態(tài)沒有根本性變化，淺灘不會(huì)自行消失?；顒?dòng)性：體現(xiàn)在灘脊高程和位置的變化。

三、淺灘演變的基本規(guī)律3．淺灘演變的多年周期性

以多年水文周期性變化為依據(jù)2．淺灘演變的年周期性

水文條件的變化，是引起淺灘變化在直接條件，水文條件有年周期的變化，淺灘也有汛期淤、枯期沖刷的年周期變化。第29頁，共61頁。三、淺灘演變的基本規(guī)律3．淺灘演變的多年周期性

以多年水文周期性變化為依據(jù)。淺灘年際周期性的表現(xiàn)型式：（1）邊灘反復(fù)消長，深泓線上下擺動(dòng)（2）岸線不斷變化，過渡段時(shí)而延長時(shí)而縮短（3）汊道興衰交替，通航汊道易位第30頁，共61頁。1、淺灘上的比降和流速

圖2-17淺灘上的水面變化（1）灘頭比降四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)概化情況：洛西耶夫斯基試驗(yàn)第31頁，共61頁。長江東流水道1963年水位-比降關(guān)系圖1、淺灘上的比降和流速

四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（1）比降天然情況：淺灘形態(tài)復(fù)雜水面沿程變化圖第32頁，共61頁。（2）流速水位-流速關(guān)系圖*確定臨界沖淤水位1、淺灘上的比降和流速

四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)第33頁，共61頁。不同水位縱向流速沿程變化圖四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（2）流速

1、淺灘上的比降和流速

第34頁，共61頁。從縱剖面看：深槽到淺灘河底逐漸升高，水流流線呈收斂狀態(tài).從平面看：深槽到淺灘水面逐漸放寬，水流流線呈擴(kuò)散狀態(tài)。 深槽到淺灘水流流速分布沿程要發(fā)生變化，變化程度隨水位而變。圖2-21淺灘段流速分布的沿程變化四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（2）流速:

淺灘段流速分布的沿程變化

第35頁，共61頁。(1)上、下深槽具有一個(gè)單向環(huán)流，過渡段環(huán)流復(fù)雜。(2)過渡段長短對(duì)環(huán)流有著較大影響。 過長：環(huán)流減弱或消失 過短：急劇轉(zhuǎn)變 適宜：平緩過渡 環(huán)流隨Q、Z而改變a)上深槽斷面b)淺灘斷面c)下深槽斷面2、淺灘上的環(huán)流

四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)第36頁，共61頁。

3、泥沙運(yùn)動(dòng)（1）多數(shù)沖積性淺灘，推移質(zhì)主要以沙波形式運(yùn)動(dòng)。淺灘可以看做一巨形沙波，在水面通常還有次級(jí)沙波。次級(jí)沙波沿大沙波向下游移動(dòng)，推移至淺灘脊，淺灘就淤高。四、淺灘上的水流和泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（2）一般情況下，淺灘洪淤枯沖。（3）淺灘汛期和來沙量大的年份可能有懸移質(zhì)泥沙淤積，退水一般沖刷。 第37頁，共61頁。第二章礙航灘險(xiǎn)及其特性第二節(jié)山區(qū)河段灘險(xiǎn)的特性第38頁，共61頁。2．河谷地形特征：峽谷段和寬谷段相間，水深分布不均勻，沿程變化大。岸線不規(guī)則，河面突寬突窄，常有石盤、石梁或群礁林立，形成卡口、汊浩、窄槽；多急彎河道。石質(zhì)河床：河床變形主要是水流長期的下切或側(cè)蝕，較穩(wěn)定。卵石河床：河床質(zhì)由卵石和砂礫組成的較厚覆蓋層沙質(zhì)河床：常出現(xiàn)在支流河口段一、自然特征1．河床地質(zhì)特征第39頁，共61頁。一、山區(qū)河流的主要特征第五節(jié)山區(qū)河流灘險(xiǎn)整治

3．水文特征（1）水位、流量特征：水位暴漲暴落、流量變幅大。（2）比降特征：縱坡、水面比降陡，且沿程不均勻，平均比降：0.3%～1.3%。（3）流速特征：灘上流速一般大于2m/s～3m/s。（4）泥沙特征：懸沙常不飽和、可視為沖泄質(zhì)，卵石推移質(zhì)普遍存在。一、自然特征第40頁，共61頁。4．礙航流態(tài)

（1）回流（又叫西流水，羅盤水，例流水）?；亓髋c主流的交界帶，流速很小，機(jī)動(dòng)船可利用此緩流上行。一、自然特征第41頁，共61頁。

中心有明顯凹限，每個(gè)漩水有逐漸形成加劇、消失的過程，平面位置產(chǎn)生移動(dòng)。

危害：航船卷入漩水，偏離航行，失去控制釀成海事及甚至沉船。（2）漩水（漩渦、豎軸下漩水）4．礙航流態(tài)第42頁，共61頁。（３）泡水（鼓噴水）產(chǎn)生原因:a）漩水伴生泡水；b）河底起伏危害：使航船偏離航向或傾覆。大型船舷一般希望泡水高度小于0.4～0.55m。駕駛中必須迎泡、壓泡，不宜隨泡漂移。4．礙航流態(tài)第43頁，共61頁。（４）橫流（斜流）與航線交角較大的水流均可視為橫流。4．礙航流態(tài)第44頁，共61頁。（６）掃彎水：主流指向并緊貼凹岸而形成的流態(tài)，與航向始終保持很大的交角屬橫流。（５）滑梁水航道附近水下縱向石梁上的橫溢流水（屬橫流）。危害：航船易被橫向溢流水吸引側(cè)移，滑出航道而出海事。4．礙航流態(tài)第45頁，共61頁。（７）剪刀水（灘舌）

被兩岸相對(duì)突出物挑引的兩股水流，逐漸向下游收縮成一束，以剪刀狀。常在卡口急流灘出現(xiàn)，船舶因急流失去控制礙航。4．礙航流態(tài)第46頁，共61頁。（８）跌水（門檻水）河床展寬窄與河底起伏的突然變化處，常產(chǎn)生較大的水位落差。船舶上行困難而礙航。（９）激浪

流速大的水流沖擊障礙物、礁石，或河床凹凸不平的復(fù)雜河床地形引起的波浪。航行阻力大，使船抖動(dòng)或傾斜可能導(dǎo)致沉船。4．礙航流態(tài)第47頁，共61頁。二、礙航特點(diǎn)1、淺灘的礙航特點(diǎn)

多為沙卵石淺灘、石質(zhì)淺灘。擦淺易發(fā)生海事事故，富裕深度大于平原河流。2、急流灘的礙航特點(diǎn)山區(qū)河流流急坡陡，航行阻力大，多急流灘。山區(qū)河流流急坡陡，航行阻力大；航道彎曲狹窄，航道附近有礁石，航道尺度不足；邊界不規(guī)則，產(chǎn)生較多不良流態(tài)礙航；設(shè)標(biāo)困難或流標(biāo)，不能正確引導(dǎo)船舶航行。3、險(xiǎn)灘的礙航特點(diǎn)第48頁，共61頁。二、礙航灘險(xiǎn)特性分析1、急流灘特性分析（1）形態(tài)特征分析急灘灘型示意圖a)突嘴型；b)窄槽型；c)橫埂型分析平面形態(tài)、溪口急流灘溪溝沖石、崩巖滑坡岸坡形態(tài)及其穩(wěn)定性等。第49頁，共61頁。二、礙航灘險(xiǎn)特性分析1、急流灘特性分析（2）水力特性分析水流、比降、流態(tài)分布礙航特征水位緩流段陡坡急流段急流亂水段（3）航行阻力特性分析第50頁，共61頁。二、礙航灘險(xiǎn)特性分析3、險(xiǎn)灘水流特性分析（1）礙航特征水位分析（2）礙航流態(tài)分析第51頁，共61頁。補(bǔ)充內(nèi)容：第四節(jié)淺灘的演變分析第二章礙航灘險(xiǎn)及其特性第52頁，共61頁。補(bǔ)充內(nèi)容：淺灘的演變分析第二章礙航灘險(xiǎn)及其特性第53頁，共61頁。1．目的掌握淺灘演變的規(guī)律，區(qū)別影響淺灘演變的主要因素和次要因素，預(yù)測(cè)淺灘的發(fā)展趨勢(shì)。2．淺灘演變預(yù)測(cè)的方法（1）對(duì)天然河邊的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行研究分析；（2）應(yīng)用泥沙運(yùn)動(dòng)和河床演變的基本原理，進(jìn)行變形計(jì)算，預(yù)測(cè)河床的沖淤變化；（3）運(yùn)用河工模型試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)第四節(jié)淺灘的演變分析第54頁，共61頁。3．具體進(jìn)行分析時(shí)，常采用從河床變形結(jié)果找原因的方法