防洪-通航协同下强冲刷河段航道整治

本书在国家重点研发计划项目的课题“防洪-通航协同下强冲刷河段航道整治技术研究及示范”成果的基础上，以防洪-通航协同下的整治理念、整治参数、水位及滩槽控制技术和设计施工辅助技术为研究对象，提出有利于防洪-通航协同的航道整治理念和整治参数；揭示坝下砂卵石河段流量补偿与枯水位变化动态关系，并提出枯水位控制方法；阐明冲刷条件下滩槽水沙运动特性及洲滩调整发育模式；构建防洪-通航协同下复杂分汊和典型急弯河段滩槽控制方法；建立设计及施工阶段航道建筑信息模型，研制航道疏浚测量一体化装备，并应用于长江中游荆江二期、武汉至安庆等河段的航道整治工程。本书可供水运、水利等专业的研究人员参考阅读。

前言
第1章 强冲刷河段航道整治技术现状分析 1
1.1 长江中游航道治理情况及成效 2
1.1.1 长江中游航道概况 2
1.1.2 航道治理情况 3
1.1.3 航道治理成效 4
1.2 洪水灾害和防洪工程建设概况 5
1.2.1 长江中游洪水灾害特点 5
1.2.2 长江中游河道防洪体系建设 5
1.2.3 三峡水库建成后的防洪形势 6
1.3 强冲刷河段航道整治技术研究进展 7
1.3.1 航道整治理念研究进展 7
1.3.2 航道整治参数研究进展 8
1.3.3 水位控制技术研究进展 11
1.3.4 滩槽控制技术研究进展 14
1.3.5 沙质急弯河段整治方法研究进展 15
1.3.6 设计及施工辅助技术研究进展 16
第2章 长江中游航道特点及浅滩特性 21
2.1 航道特点 22
2.2 航道浅滩分类 23
2.2.1 弯曲河段浅滩 23
2.2.2 顺直河段浅滩 24
2.2.3 分汊河段浅滩 25
2.3 浅滩断面特点 25
2.3.1 弯曲河段浅滩断面特点 25
2.3.2 顺直河段浅滩断面特点 29
2.3.3 分汊河段浅滩断面特点 31
2.4 航道组成因子 35
2.4.1 断面类型分类 35
2.4.2 航道组成因子划分 36
第3章 防洪-通航协同下航道整治方法 37
3.1 基于不同航道组成因子的航道工程分类及特点 38
3.1.1 航道工程分类 38
3.1.2 航道工程特点 38
3.2 航道整治工程有效整治区域 39
3.2.1 整治工程对平面流速的影响 40
3.2.2 整治工程对断面水深及水位的影响 43
3.3 “守、调、疏”相结合的航道整治方法 45
3.3.1 防洪-通航协同下的航道整治方法 45
3.3.2 “守、调、疏”相结合的方法对水深及水位的影响 47
3.4 防洪-通航协同下航道整治参数确定方法 49
3.4.1 守护型工程航道整治参数 49
3.4.2 调整型工程整治参数 52
第4章 坝下砂卵石河段水位控制 55
4.1 坝下砂卵石河段流量补偿与枯水位变化关系 56
4.1.1 主要控制站枯水位变化特点 56
4.1.2 枯水流量补偿作用分析 59
4.1.3 宜昌枯水位态势及流量补偿 61
4.2 加糙结构体阻力系数 62
4.2.1 加糙结构体阻力系数理论公式推导 62
4.2.2 抛石阻力系数公式 64
4.2.3 四面六边透水框架群阻力系数公式 66
4.2.4 透空格栅结构阻力系数公式 75
4.2.5 坝下砂卵石河段加糙方案 79
第5章 防洪-通航协同下分汊河段洲滩守护与塑造 87
5.1 分汊河段航槽稳定敏感性影响因素分析 88
5.1.1 滩槽形态 88
5.1.2 主流走向 88
5.1.3 枯水分流比 89
5.1.4 枯水分汇流格局 90
5.2 复杂通航环境下分汊河段主航槽确定方法 91
5.3 强冲刷河段洲滩生成发育模式 92
5.3.1 水沙与河床耦合动力学数学模型的建立和验证 92
5.3.2 太平口水道滩体生成发育模式 93
5.4 现有洲滩守护与塑造技术总结 98
5.4.1 洲滩守护平面布置 99
5.4.2 洲滩塑造平面布置 100
5.5 防洪-通航协同下滩体塑造 104
5.5.1 防洪-通航协同下滩体塑造平面布置 104
5.5.2 防洪-通航协同下滩体塑造结构 104
第6章 防洪-通航协同下典型急弯河段滩槽控制 117
6.1 水库下游弯曲河段的演变 118
6.1.1 弯曲河段的一般演变 118
6.1.2 水库下游急弯河段的演变 120
6.2 典型急弯河段滩槽演变影响因素 121
6.2.1 三峡水库建库后长江中游典型急弯河段水沙输移规律 121
6.2.2 三峡水库建库后长江中游典型急弯河段滩槽冲淤演变 123
6.2.3 熊家洲至城陵矶典型急弯河段河床演变机理 125
6.2.4 熊家洲至城陵矶河段滩槽演变影响因素 131
6.3 急弯河段航道条件的控制性要素 135
6.3.1 三峡水库下游急弯河段整治原则与思路 135
6.3.2 典型急弯河段的控制性要素 136
6.4 防洪-通航协同下急弯河段问题及滩槽控制思路 137
6.4.1 三峡水库下游急弯河段防洪问题及碍航特性 137
6.4.2 考虑防洪-通航协同的急弯河段滩槽控制思路 142
6.5 防洪-通航协同下典型急弯河段滩槽控制方案 142
6.5.1 急弯河段滩槽控制方案研究 143
6.5.2 急弯河段滩槽控制方案效果分析 147
第7章 航道整治BIM技术 151
7.1 BIM技术应用软件 152
7.2 BIM应用硬件和网络 152
7.3 航道整治设计阶段BIM技术 153
7.3.1 建模技术 153
7.3.2 模型分类与编码 155
7.3.3 协同设计 157
7.3.4 技术交底仿真技术 161
vi 防洪-通航协同下强冲刷河段航道整治
7.3.5 模型检查 161
7.3.6 BIM设计成果 162
7.4 航道整治施工阶段BIM技术 163
7.4.1 BIM深化处理技术 163
7.4.2 进度计划和进度管控BIM技术 165
7.4.3 预算和成本管控BIM技术 166
7.4.4 施工质量管控BIM技术 167
7.4.5 施工安全管控BIM技术 167
7.4.6 竣工模型整编BIM技术 167
7.5 航道整治工程BIM与GIS集成技术 168
7.5.1 BIM与GIS集成分析 168
7.5.2 BIM与GIS集成原理与方法 170
7.5.3 BIM与GIS集成应用内容 171
7.5.4 BIM+GIS的基础应用技术 172
7.6 GIS平台水沙环境集成 173
7.6.1 GIS平台集成河床冲淤演变数据 173
7.6.2 GIS平台集成水动力模拟结果 174
第8章 航道疏浚测量一体化设备 175
8.1 系统技术原理 176
8.1.1 回声测深原理 176
8.1.2 回声测深仪的主要技术指标 176
8.2 系统组成 177
8.2.1 三维矢量声呐测深系统 177
8.2.2 多维数据融合系统 178
8.2.3 测量软件 178
8.3 测量机构 179
8.4 测量方法 179
8.5 功能及技术指标 180
8.5.1 主要功能 180
8.5.2 主要技术指标 181
8.6 技术测试 181
8.6.1 浑浊水域条件下测深精度测试 181
8.6.2 航道水深条件下的测宽测试 182
8.6.3 疏浚测量一体化数据融合测试 183
8.6.4 航道水深条件下的综合测试 183
第9章 成果应用示范 185
9.1 防洪-通航协同下航道整治参数应用 186
9.1.1 守护型工程整治参数应用 186
9.1.2 调整型工程整治参数应用 187
9.2 防洪-通航协同下强冲刷河段水位及滩槽控制技术应用 189
9.2.1 坝下砂卵石河段水位控制技术应用 189
9.2.2 防洪-通航协同下复杂分汊河段洲滩守护与塑造技术应用 190
9.2.3 防洪-通航协同下典型急弯河段滩槽控制技术应用 193
9.3 航道整治工程信息化技术及疏浚测量一体化设备应用 194
9.3.1 武安工程戴家洲河段航道整治工程 194
9.3.2 长江中游蕲春水道航道整治工程 198
9.3.3 2018～2019年太平口水道维护疏浚工程 199
参考文献 201