金沙江下游庫(kù)區(qū)翻壩碼頭結(jié)構(gòu)型式及適應(yīng)性分析

劉耕

摘要：金沙江腹地礦產(chǎn)資源豐富，資源輸出需求大，但金沙江通航設(shè)施與翻壩運(yùn)輸能力的不足，已經(jīng)成為制約庫(kù)區(qū)航道貨運(yùn)能力的主要瓶頸，國(guó)內(nèi)對(duì)翻壩運(yùn)輸系統(tǒng)中的超大水位差，長(zhǎng)變動(dòng)回水段碼頭水工結(jié)構(gòu)型式研究少。本文總結(jié)了常用的內(nèi)河庫(kù)區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)庫(kù)區(qū)水文條件、地形地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合翻壩貨物需求特點(diǎn)，分析并提出了適用于金沙江翻壩碼頭水工結(jié)構(gòu)型式，為金沙江下游各翻壩碼頭建設(shè)提供參考。

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.

關(guān)鍵詞：金沙江下游;大水位差;翻壩碼頭;結(jié)構(gòu)型式;適應(yīng)性

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

中圖分類(lèi)號(hào)：O317+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）14-0161-02

0? 引言

金沙江腹地礦產(chǎn)資源豐富，鐵礦石和稀土儲(chǔ)量位居全國(guó)前列，磷礦資源亦較豐富，金沙江貨運(yùn)量主要為當(dāng)?shù)爻隹诘V產(chǎn)品（主要為煤炭、磷礦等散貨）及建材等散貨[1]。預(yù)計(jì)2030年金沙江下段貨運(yùn)量將達(dá)到3000萬(wàn)噸[2]，考慮金沙江特殊的地理位置，水路運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)金沙江腹資源外運(yùn)的較經(jīng)濟(jì)方案。隨著金沙江下游四座電站的建成，庫(kù)區(qū)形成“藕節(jié)式”深水航道，無(wú)法滿(mǎn)足水路貨物運(yùn)輸過(guò)壩的需求，庫(kù)區(qū)通航設(shè)施不足和翻壩運(yùn)輸能力低是限制金沙江梯級(jí)水庫(kù)群通航能力的關(guān)鍵。

金沙江下游為典型的山區(qū)河流，天然狀態(tài)下，金沙江水流較急，水量豐沛，洪水期水位變化較緩，流量變幅不大，洪峰不突出。金沙江翻壩運(yùn)輸具有上下游水位變幅高、樞紐均為百米高壩、大壩兩岸地形復(fù)雜、回水變動(dòng)區(qū)長(zhǎng)、兩岸交通不便特點(diǎn)。特別是下游四庫(kù)建成后，庫(kù)區(qū)水位差達(dá)60m，翻壩碼頭建設(shè)面臨超大水位差問(wèn)題。碼頭水工結(jié)構(gòu)型式的選取尤為重要。急需開(kāi)展翻壩運(yùn)輸技術(shù)研究，提出適宜的超大水位差碼頭結(jié)構(gòu)型式。

1? 山區(qū)庫(kù)區(qū)常用碼頭結(jié)構(gòu)型式

山區(qū)庫(kù)區(qū)常用的碼頭結(jié)構(gòu)形式包括：斜坡碼頭、分級(jí)直立式碼頭、框架墩式碼頭、橋吊碼頭及架空直立式碼頭等。

斜坡碼頭采用躉船作為系靠船設(shè)施，用斜坡道與碼頭面連接，躉船隨水位變化沿斜坡道方向移動(dòng)。斜坡碼頭具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建設(shè)速度快，投資少的特點(diǎn)，是內(nèi)河大水位差河港采用的主要結(jié)構(gòu)型式;但斜坡碼頭的裝卸效率不高，成本較大，吞吐能力有限。

分級(jí)直立式碼頭主要采用分級(jí)下河道或分級(jí)直立式碼頭平臺(tái)形式。常常可以保證碼頭在枯水～中水、中水～洪水期碼頭的系泊[3]。分級(jí)下河道可采用分兩級(jí)或多級(jí)的情況，具體應(yīng)根據(jù)水文及地形條件、裝卸工藝確定。

框架墩式碼頭通常由系靠船墩、工作墩組成，可以方便船舶在不同水位時(shí)的停靠，一般裝卸工藝設(shè)備設(shè)在工作墩上。框架墩式碼頭造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，能適應(yīng)大水位差的要求;但系船不夠方便，裝卸作業(yè)一般需要移船，降低了裝卸效率[4]，適于庫(kù)區(qū)支流中小件雜碼頭的結(jié)構(gòu)型式。

橋吊結(jié)構(gòu)一般由下部樁基和上部的鋼箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁構(gòu)成，貨物可以通過(guò)橋吊結(jié)構(gòu)，采用橋式起重機(jī)完成裝卸。橋吊碼頭造價(jià)較低，結(jié)構(gòu)數(shù)量少，對(duì)通航、行洪等影響較小;但施工難度較大，裝卸作業(yè)有時(shí)需要移船[5]。

架空直立式碼頭是船舶直接停靠在直立岸壁或直立的靠船框架（墩）上。裝卸作業(yè)機(jī)械設(shè)置在碼頭頂面上，運(yùn)輸環(huán)節(jié)少，裝卸效率高，可適應(yīng)大水位差分層系纜需求。其通過(guò)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)斜坡碼頭的通過(guò)能力，但要求后方水平運(yùn)輸能力與碼頭前沿裝卸能力匹配，總體造價(jià)較高[6]。

2? 金沙江下游庫(kù)區(qū)建港條件分析

金沙江是一條河道彎曲、狹窄、灘多、坡陡、流急的高山深谷河流。天然狀態(tài)下，金沙江水流較急、水量豐沛，洪水期水位變化較緩，流量變幅不大，洪水過(guò)程為肥胖型，洪峰不突出。金沙江流域降水的年內(nèi)分配不均，6～10月的水量較大。降水量的空間分布上，由上游向下游逐漸增加，河谷地區(qū)降水小，兩側(cè)支流降水大的特點(diǎn)。金沙江徑流主要由降雨和融雪組成，其空間分布、年內(nèi)變化規(guī)律與降水規(guī)律基本一致。

金沙江下游四庫(kù)建成后，庫(kù)區(qū)水文最大落差10m～60m，其中，烏東德庫(kù)區(qū)，正常蓄水位975m，防洪限制水位952m，死水位945m;白鶴灘庫(kù)區(qū)，正常蓄水位820m，汛期限制水位790m，死水位760m;溪洛渡庫(kù)區(qū)，正常蓄水位600m，汛期限制水位560m，死水位540m;向家壩庫(kù)區(qū)，正常蓄水位380.0m，防洪汛限水位370.0m，死水位370.0m。因此庫(kù)區(qū)建成后，庫(kù)區(qū)碼頭的建設(shè)和營(yíng)運(yùn)均面臨大水位差問(wèn)題。提出適合建設(shè)和營(yíng)運(yùn)的碼頭水工結(jié)構(gòu)型式顯得尤為重要。

3? 翻壩碼頭水工結(jié)構(gòu)形式適應(yīng)性分析

根據(jù)金沙江下游庫(kù)區(qū)水文、地形地質(zhì)特點(diǎn)，翻壩碼頭水工結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能減少水下工程量以降低投資;且碼頭結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)潔使其能適應(yīng)大水位差的情況;結(jié)構(gòu)型式應(yīng)與庫(kù)區(qū)地質(zhì)、地形情況相協(xié)調(diào)，確保碼頭的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及整體穩(wěn)定性;碼頭形式應(yīng)與其通過(guò)能力、工程造價(jià)、裝卸效率相適應(yīng)。基于上述條件，并結(jié)合常用內(nèi)河庫(kù)區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)型式，金沙江下游庫(kù)區(qū)中小型碼頭水工結(jié)構(gòu)形式可采用斜坡碼頭結(jié)構(gòu)、分級(jí)直立式碼頭結(jié)構(gòu)和框架墩式碼頭結(jié)構(gòu)型式，應(yīng)以此為碼頭結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)。結(jié)合不同的裝卸工藝，可以實(shí)現(xiàn)各貨種的裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)。

針對(duì)件雜貨碼頭，可采用分級(jí)直立式、框架墩式和獨(dú)立墩式三種結(jié)構(gòu)。對(duì)于吞吐量大，耐久性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的件雜貨碼頭，可考慮分級(jí)直立式;對(duì)于吞吐量較小，船舶噸位較小的件雜貨碼頭可考慮獨(dú)立墩式。

針對(duì)散貨碼頭，可分為進(jìn)口和出口兩種。進(jìn)口翻壩碼頭，主要采用斜坡道和分級(jí)直立式;對(duì)于吞吐量要求較高的碼頭可以考慮斜坡道+皮帶車(chē);反之，投資小的碼頭結(jié)構(gòu)型式可以考慮分級(jí)直立式+船上自卸皮帶機(jī)方案。出口翻壩碼頭，主要采用斜坡道和框架墩式兩種。對(duì)于吞吐量要求較高的碼頭可考慮斜坡道+皮帶車(chē)方案;對(duì)于吞吐量不大，投資小的碼頭可考慮框架墩式+皮帶機(jī)+串筒方案。

4? 結(jié)論

本文在分析內(nèi)河常用碼頭結(jié)構(gòu)型式的基礎(chǔ)上，考慮庫(kù)區(qū)獨(dú)特的建港條件，結(jié)合碼頭造價(jià)、功能性、適應(yīng)性等特點(diǎn)，分別比較了斜坡式、分級(jí)直立式和框架墩式、橋吊式、架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)性，結(jié)合庫(kù)區(qū)超大水位差建港條件，以及不同貨種的裝卸需求，提出了適于庫(kù)區(qū)翻壩件雜貨碼頭和散貨碼頭的水工結(jié)構(gòu)型式，為金沙江下游各翻壩碼頭建設(shè)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[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(yùn)專(zhuān)題研究報(bào)告[R].長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2014.

[3]王永藝.陡巖地區(qū)內(nèi)河高樁墩式碼頭群樁基礎(chǔ)承載特性及設(shè)計(jì)方法研究[D].重慶交通大學(xué)，2018.

[4]龐博.內(nèi)河大水位差橋吊碼頭結(jié)構(gòu)特性研究[D].重慶交通大學(xué)，2009.

[5]呂雁嵐.內(nèi)河直立式碼頭新型結(jié)構(gòu)研究[D].重慶交通大學(xué)，2018.

[6]蔣軍，付曉娜，師國(guó)平.金沙江向家壩庫(kù)區(qū)運(yùn)輸模式比較[J].水運(yùn)管理，2017，39（03）：9-12，24.