基于生态环境保护的长江上游顺坝的优化设计

朱俊凤 刘勇

摘要：顺坝是长江上游河段应用较广的整治建筑物之一。本文以长江上游草鞋碛滩险顺坝为例，为严格落实水环境保护措施，在长江上游顺坝常规结构的基础上，对该顺坝结构进行了优化设计。分析表明该坝体结构首次在长江上游坝面进行使用，是一种新技术新工艺，为其他山区河流的航道整治提供技术借鉴。

关键词：生态环境保护;顺坝;优化设计

中图分类号：U617文献标识码：B文章编号：1006—7973（2022）05-0080-02

顺坝是一种坝根与河岸（或洲滩）相接，坝身与整治线基本重合或平行的整治建筑物。对于长江上游山区河段来说，顺坝的主要作用为用于修正枯水岸线，调整航道弯曲半径，并使水流状况获得预期改善[1]。本文以长江上游草鞋碛滩险为例，在基于生态环境保护的前提下，对顺坝的结构进行优化设计。

1工程概况

草鞋磺滩位于长江上游河段内，属于朝天门水道，长江上游航道里程656km处，位于朝天门长江大桥与大佛寺长江大桥之间，上游左岸有嘉陵江汇入。草鞋碛为一浅滩，其碍航特性主要为右岸草鞋磺磺翅伸出江中，与左岸蜂窝子石梁相对，束窄航槽，在每年三峡水库消落低水位期（3-6月）航宽水深均不足;另外左岸蜂窝子和蜂窝子下梁淹没不能过船时有滑梁等不良流态，威胁船舶航行安全[2]。

针对草鞋磺的碍航特性，提出其治理思路为通过整治达到规划航道尺度，同时改善不良流态。其具体整治方案为：对草鞋碛右岸浅区进行开挖扩宽航槽，使其满足规划尺度要求，并在左岸蜂窝子和蜂窝子下梁之间筑顺坝封堵石梁内浩，归顺水流，改善滑梁等不良流态（见图1）。

2顺坝的常规结构

经统计，对于长江上游已建工程，如长江上游九龙坡至朝天门河段航道建设工程中猪儿磺滩段，长江干线泸州纳溪至重庆娄溪沟航道建设工程中鲤鱼磺滩段、斗笠子滩段、神背嘴滩段，长江干线宜宾合江门至泸州纳溪航道建设工程中红灯碛滩段、铜鼓滩滩段等等，均建有整治建筑物顺坝。

上述顺坝的结构形式均为常规结构，坝体均为抛石结构，坝顶宽为2m或3m，边坡为1：1.5～1：3.0，坝顶基本上采用平坡，坝头设计为圆弧形，坝头坡为1：3（见图2与图3）。

3顺坝的优化设计

草鞋碛顺坝的目的是封堵左岸蜂窝子与下梁处缺口，坝体受水流冲击力大，因此考虑到顺坝结构的稳定性，将坝顶宽设计为5m;坝顶高程为设计水位下4m（154.31m，1985国家高程基准），坝体长度325m，坝顶为平坡，顺坝两端与石梁平顺衔接。迎水坡比1：2，背水坡比1：3[3]。

考虑到顺坝实施后将可能导致局部河段水动力条件改变，影响局部河段水文情势，因此，为严格落实水环境保护措施，在长江上游顺坝常规结构的基础上，对草鞋碛滩段的蜂窝子顺坝进行相应的结构优化设计，在顺坝坝顶设置两处过水通道，从坝体稳定性角度考虑，过水通道位置位于顺坝下游段，两处通道顶部中心点间距100m，下游侧通道下端点CXQ-K4距离顺坝下游坝头35m，底部高程为设计水位下7m，深3m。考虑到通道的上游侧边坡类似该顺坝的坝头，因此，通道的上游侧边坡为1：3;顶部宽度控制在20m，通道的下游侧边坡为1：2，通道的底部宽度为5m。

根据相关模型试验研究成果，方案实施后，航槽宽度增加，航道尺度可达到规划尺度。同时，航槽内水流流态明显改善，斜流减弱，水流平顺;顺坝区的分流作用减弱，增大了开挖区的水流动力条件，增强了束水攻沙的能力，有利于航槽稳定和通航安全。

4结语

对于草鞋碛蜂窝子顺坝，根据生态环保要求，本次设计中蜂窝子顺坝沿坝体纵向增加两处过水通道，分析表明该坝体结构首次在长江上游坝面进行使用，是一种新技术新工艺，为其他山区河流的航道整治提供技术借鉴。

参考文献：

[1]长江航道局.川江航道整治[M].北京：人民交通出版社，1998.

[2]长江重庆航运工程勘察设计院.长江上游朝天门至涪陵河段航道整治工程第一批施工图设计[R].重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2020.

[3]中華人民共和国交通部.航道整治工程技术规范[J]. 北京：人民交通出版社，2004.