基于生態環境保護的長江上游順壩的優化設計

朱俊鳳 劉勇

摘要：順壩是長江上游河段應用較廣的整治建筑物之一。本文以長江上游草鞋磧灘險順壩為例，為嚴格落實水環境保護措施，在長江上游順壩常規結構的基礎上，對該順壩結構進行了優化設計。分析表明該壩體結構首次在長江上游壩面進行使用，是一種新技術新工藝，為其他山區河流的航道整治提供技術借鑒。

關鍵詞：生態環境保護;順壩;優化設計

中圖分類號：U617文獻標識碼：B文章編號：1006—7973（2022）05-0080-02

順壩是一種壩根與河岸（或洲灘）相接，壩身與整治線基本重合或平行的整治建筑物。對于長江上游山區河段來說，順壩的主要作用為用于修正枯水岸線，調整航道彎曲半徑，并使水流狀況獲得預期改善[1]。本文以長江上游草鞋磧灘險為例，在基于生態環境保護的前提下，對順壩的結構進行優化設計。

1工程概況

草鞋磺灘位于長江上游河段內，屬于朝天門水道，長江上游航道里程656km處，位于朝天門長江大橋與大佛寺長江大橋之間，上游左岸有嘉陵江匯入。草鞋磧為一淺灘，其礙航特性主要為右岸草鞋磺磺翅伸出江中，與左岸蜂窩子石梁相對，束窄航槽，在每年三峽水庫消落低水位期（3-6月）航寬水深均不足;另外左岸蜂窩子和蜂窩子下梁淹沒不能過船時有滑梁等不良流態，威脅船舶航行安全[2]。

針對草鞋磺的礙航特性，提出其治理思路為通過整治達到規劃航道尺度，同時改善不良流態。其具體整治方案為：對草鞋磧右岸淺區進行開挖擴寬航槽，使其滿足規劃尺度要求，并在左岸蜂窩子和蜂窩子下梁之間筑順壩封堵石梁內浩，歸順水流，改善滑梁等不良流態（見圖1）。

2順壩的常規結構

經統計，對于長江上游已建工程，如長江上游九龍坡至朝天門河段航道建設工程中豬兒磺灘段，長江干線瀘州納溪至重慶婁溪溝航道建設工程中鯉魚磺灘段、斗笠子灘段、神背嘴灘段，長江干線宜賓合江門至瀘州納溪航道建設工程中紅燈磧灘段、銅鼓灘灘段等等，均建有整治建筑物順壩。

上述順壩的結構形式均為常規結構，壩體均為拋石結構，壩頂寬為2m或3m，邊坡為1：1.5～1：3.0，壩頂基本上采用平坡，壩頭設計為圓弧形，壩頭坡為1：3（見圖2與圖3）。

3順壩的優化設計

草鞋磧順壩的目的是封堵左岸蜂窩子與下梁處缺口，壩體受水流沖擊力大，因此考慮到順壩結構的穩定性，將壩頂寬設計為5m;壩頂高程為設計水位下4m（154.31m，1985國家高程基準），壩體長度325m，壩頂為平坡，順壩兩端與石梁平順銜接。迎水坡比1：2，背水坡比1：3[3]。

考慮到順壩實施后將可能導致局部河段水動力條件改變，影響局部河段水文情勢，因此，為嚴格落實水環境保護措施，在長江上游順壩常規結構的基礎上，對草鞋磧灘段的蜂窩子順壩進行相應的結構優化設計，在順壩壩頂設置兩處過水通道，從壩體穩定性角度考慮，過水通道位置位于順壩下游段，兩處通道頂部中心點間距100m，下游側通道下端點CXQ-K4距離順壩下游壩頭35m，底部高程為設計水位下7m，深3m。考慮到通道的上游側邊坡類似該順壩的壩頭，因此，通道的上游側邊坡為1：3;頂部寬度控制在20m，通道的下游側邊坡為1：2，通道的底部寬度為5m。

根據相關模型試驗研究成果，方案實施后，航槽寬度增加，航道尺度可達到規劃尺度。同時，航槽內水流流態明顯改善，斜流減弱，水流平順;順壩區的分流作用減弱，增大了開挖區的水流動力條件，增強了束水攻沙的能力，有利于航槽穩定和通航安全。

4結語

對于草鞋磧蜂窩子順壩，根據生態環保要求，本次設計中蜂窩子順壩沿壩體縱向增加兩處過水通道，分析表明該壩體結構首次在長江上游壩面進行使用，是一種新技術新工藝，為其他山區河流的航道整治提供技術借鑒。

參考文獻：

[1]長江航道局.川江航道整治[M].北京：人民交通出版社，1998.

[2]長江重慶航運工程勘察設計院.長江上游朝天門至涪陵河段航道整治工程第一批施工圖設計[R].重慶：長江重慶航運工程勘察設計院，2020.

[3]中華人民共和國交通部.航道整治工程技術規范[J]. 北京：人民交通出版社，2004.