金沙江下游库区翻坝码头结构型式及适应性分析

刘耕

摘要：金沙江腹地矿产资源丰富，资源输出需求大，但金沙江通航设施与翻坝运输能力的不足，已经成为制约库区航道货运能力的主要瓶颈，国内对翻坝运输系统中的超大水位差，长变动回水段码头水工结构型式研究少。本文总结了常用的内河库区码头结构形式，并根据库区水文条件、地形地质环境，结合翻坝货物需求特点，分析并提出了适用于金沙江翻坝码头水工结构型式，为金沙江下游各翻坝码头建设提供参考。

Abstract： Jinshajiang hinterland is rich in mineral resources and has a large demand for resource output. However， the shortage of Jinshajiang navigation facilities and dam-turning transport capacity has become the main bottleneck restricting the shipping capacity of the waterway in the reservoir area. There are few researches on the hydraulic structure type of the wharf in the dam-turning transport ayatem at home and abroad. This article summarizes the common- structural forms of wharf in the inland river reservoir area， and analyzes the preliminary hydraulic structure types applicable to the Jinshajiang dam-turning pier based on the characteristics of the dam turning pier above and below the dam， combined with the on-site waterway， hydrology， terrain and geological conditions. The scheme， combined with the characteristics of the existing structure of dam-turning docks in China， proposes several reasonable and applicable general layout forms of dam-turning docks， which provides a reference for the construction of dam-turning wharfs in the lower reaches of the Jinshajiang.

关键词：金沙江下游;大水位差;翻坝码头;结构型式;适应性

Key words： Jinsha river downstream;large water level difference;port wharf;structure type;adaptation

中图分类号：O317+.1                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）14-0161-02

0  引言

金沙江腹地矿产资源丰富，铁矿石和稀土储量位居全国前列，磷矿资源亦较丰富，金沙江货运量主要为当地出口矿产品（主要为煤炭、磷矿等散货）及建材等散货[1]。预计2030年金沙江下段货运量将达到3000万吨[2]，考虑金沙江特殊的地理位置，水路运输是实现金沙江腹资源外运的较经济方案。随着金沙江下游四座电站的建成，库区形成“藕节式”深水航道，无法满足水路货物运输过坝的需求，库区通航设施不足和翻坝运输能力低是限制金沙江梯级水库群通航能力的关键。

金沙江下游为典型的山区河流，天然状态下，金沙江水流较急，水量丰沛，洪水期水位变化较缓，流量变幅不大，洪峰不突出。金沙江翻坝运输具有上下游水位变幅高、枢纽均为百米高坝、大坝两岸地形复杂、回水变动区长、两岸交通不便特点。特别是下游四库建成后，库区水位差达60m，翻坝码头建设面临超大水位差问题。码头水工结构型式的选取尤为重要。急需开展翻坝运输技术研究，提出适宜的超大水位差码头结构型式。

1  山区库区常用码头结构型式

山区库区常用的码头结构形式包括：斜坡码头、分级直立式码头、框架墩式码头、桥吊码头及架空直立式码头等。

斜坡码头采用趸船作为系靠船设施，用斜坡道与码头面连接，趸船随水位变化沿斜坡道方向移动。斜坡码头具有结构简单、建设速度快，投资少的特点，是内河大水位差河港采用的主要結构型式;但斜坡码头的装卸效率不高，成本较大，吞吐能力有限。

分级直立式码头主要采用分级下河道或分级直立式码头平台形式。常常可以保证码头在枯水～中水、中水～洪水期码头的系泊[3]。分级下河道可采用分两级或多级的情况，具体应根据水文及地形条件、装卸工艺确定。

框架墩式码头通常由系靠船墩、工作墩组成，可以方便船舶在不同水位时的停靠，一般装卸工艺设备设在工作墩上。框架墩式码头造价低，结构简洁，能适应大水位差的要求;但系船不够方便，装卸作业一般需要移船，降低了装卸效率[4]，适于库区支流中小件杂码头的结构型式。

桥吊结构一般由下部桩基和上部的钢箱梁或预应力混凝土箱梁构成，货物可以通过桥吊结构，采用桥式起重机完成装卸。桥吊码头造价较低，结构数量少，对通航、行洪等影响较小;但施工难度较大，装卸作业有时需要移船[5]。

架空直立式码头是船舶直接停靠在直立岸壁或直立的靠船框架（墩）上。装卸作业机械设置在码头顶面上，运输环节少，装卸效率高，可适应大水位差分层系缆需求。其通过能力远远超过传统斜坡码头的通过能力，但要求后方水平运输能力与码头前沿装卸能力匹配，总体造价较高[6]。

2  金沙江下游库区建港条件分析

金沙江是一条河道弯曲、狭窄、滩多、坡陡、流急的高山深谷河流。天然状态下，金沙江水流较急、水量丰沛，洪水期水位变化较缓，流量变幅不大，洪水过程为肥胖型，洪峰不突出。金沙江流域降水的年内分配不均，6～10月的水量较大。降水量的空间分布上，由上游向下游逐渐增加，河谷地区降水小，两侧支流降水大的特点。金沙江径流主要由降雨和融雪组成，其空间分布、年内变化规律与降水规律基本一致。

金沙江下游四库建成后，库区水文最大落差10m～60m，其中，乌东德库区，正常蓄水位975m，防洪限制水位952m，死水位945m;白鹤滩库区，正常蓄水位820m，汛期限制水位790m，死水位760m;溪洛渡库区，正常蓄水位600m，汛期限制水位560m，死水位540m;向家坝库区，正常蓄水位380.0m，防洪汛限水位370.0m，死水位370.0m。因此库区建成后，库区码头的建设和营运均面临大水位差问题。提出适合建设和营运的码头水工结构型式显得尤为重要。

3  翻坝码头水工结构形式适应性分析

根据金沙江下游库区水文、地形地质特点，翻坝码头水工结构应尽可能减少水下工程量以降低投资;且码头结构尽量简洁使其能适应大水位差的情况;结构型式应与库区地质、地形情况相协调，确保码头的正常运转及整体稳定性;码头形式应与其通过能力、工程造价、装卸效率相适应。基于上述条件，并结合常用内河库区码头结构型式，金沙江下游库区中小型码头水工结构形式可采用斜坡码头结构、分级直立式码头结构和框架墩式码头结构型式，应以此为码头结构研究的重点。结合不同的装卸工艺，可以实现各货种的装卸转运。

针对件杂货码头，可采用分级直立式、框架墩式和独立墩式三种结构。对于吞吐量大，耐久性好，结构简单的件杂货码头，可考虑分级直立式;对于吞吐量较小，船舶吨位较小的件杂货码头可考虑独立墩式。

针对散货码头，可分为进口和出口两种。进口翻坝码头，主要采用斜坡道和分级直立式;对于吞吐量要求较高的码头可以考虑斜坡道+皮带车;反之，投资小的码头结构型式可以考虑分级直立式+船上自卸皮带机方案。出口翻坝码头，主要采用斜坡道和框架墩式两种。对于吞吐量要求较高的码头可考虑斜坡道+皮带车方案;对于吞吐量不大，投资小的码头可考虑框架墩式+皮带机+串筒方案。

4  结论

本文在分析内河常用码头结构型式的基础上，考虑库区独特的建港条件，结合码头造价、功能性、适应性等特点，分别比较了斜坡式、分级直立式和框架墩式、桥吊式、架空直立式码头结构的优缺点和适应性，结合库区超大水位差建港条件，以及不同货种的装卸需求，提出了适于库区翻坝件杂货码头和散货码头的水工结构型式，为金沙江下游各翻坝码头建设提供参考。

参考文献：

[1]Liu Yuxiu， Luo Min， Ye Rongzhong， Huang Jiafang， Xiao Leilei， Hu Qikai， Zhu Aijv， Tong Chuan. Impacts of the rhizosphere effect and plant species on organic carbon mineralization rates and pathways， and bacterial community composition in a tidal marsh[J]. FEMS microbiology ecology， 2019， 95（9）.

[2]金沙江下游二期工程航運专题研究报告[R].长江勘测规划设计研究有限责任公司，2014.

[3]王永艺.陡岩地区内河高桩墩式码头群桩基础承载特性及设计方法研究[D].重庆交通大学，2018.

[4]庞博.内河大水位差桥吊码头结构特性研究[D].重庆交通大学，2009.

[5]吕雁岚.内河直立式码头新型结构研究[D].重庆交通大学，2018.

[6]蒋军，付晓娜，师国平.金沙江向家坝库区运输模式比较[J].水运管理，2017，39（03）：9-12，24.