堤頂高程計(jì)算與優(yōu)化布置實(shí)例

李樹國(guó)，王志宇

(樺川縣水務(wù)局，黑龍江 樺川 154300)

堤頂高程計(jì)算與優(yōu)化布置實(shí)例

李樹國(guó)，王志宇

(樺川縣水務(wù)局，黑龍江 樺川 154300)

隨著廣州南沙新區(qū)成為我國(guó)第6個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)，已將其規(guī)劃定位為服務(wù)內(nèi)地、鏈接港澳的商業(yè)服務(wù)中心、科技創(chuàng)新中心和教育培育基地，建設(shè)臨港產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)合作區(qū)，要構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)有機(jī)結(jié)合的智慧島及宜業(yè)宜居的生態(tài)濱海新城。南沙區(qū)的靈山島因水而生，在靈山島城市景觀堤防建設(shè)上，要做到城水相融，人水和諧共處，營(yíng)造安全、靜謐的、可持續(xù)的自然生態(tài)環(huán)境。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，要求通過(guò)沿岸建設(shè)景觀堤防及水閘形成連續(xù)防洪(潮)體系，設(shè)計(jì)防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)為200a一遇，在設(shè)計(jì)中對(duì)景觀海堤的布置與海堤堤頂高程進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。

生態(tài)濱海新城；景觀工程；堤頂高程；優(yōu)化布置

1 工程概況

南沙新區(qū)位于廣州市南端，核心灣區(qū)位于南沙新區(qū)中部，起步區(qū)位于核心灣區(qū)北部。南沙區(qū)的靈山島尖為京珠高速、靈新大道、蕉門水道、上橫瀝包圍區(qū)域，是南沙新區(qū)CEPA先行先試綜合示范區(qū)起步區(qū)的一部分。

靈山島景觀海堤工程位于靈山島尖北岸、蕉門水道右岸京珠高速—新靈山尖涌南出口，全長(zhǎng)3.489km，根據(jù)南沙區(qū)政府的規(guī)劃要求以及《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435—2008)相關(guān)規(guī)定，該濱海景觀工程海堤設(shè)計(jì)防潮標(biāo)準(zhǔn)為200a一遇，工程級(jí)別為1級(jí)工程，堤防頂部寬度60～140m[1]。

現(xiàn)有靈山島尖北段堤防等級(jí)基本屬2～3級(jí)，土堤土頂，基本在灘涂上直接堆填而成，據(jù)了解最早的堤防建設(shè)要上溯到幾十年前，前期達(dá)標(biāo)加固標(biāo)準(zhǔn)為20～50a一遇，堤前均有直立漿砌石擋墻，擋墻高有一級(jí)錯(cuò)臺(tái)、防浪筐，堤前坡腳有較大范圍的拋石護(hù)腳，堤后土坡未做任何防護(hù)處理。堤身填土由素填土、夾雜雜填土組成，成分主要為中細(xì)沙、碎石、黏土、混凝土碎塊及殘?jiān)敬芜_(dá)標(biāo)擬對(duì)原有堤防進(jìn)行加高培厚。

2 海堤優(yōu)化布置

為了跟南沙新區(qū)的“鉆石水鄉(xiāng)”城市原有景觀相匹配，打造一個(gè)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)良、人居環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)文明發(fā)達(dá)的生態(tài)濱海新城，實(shí)現(xiàn)美好的南沙夢(mèng)。迫切需要提高防洪、排澇能力，建立可靠的城市水安全；需要通過(guò)在靈山島尖北段江靈北路～岸邊設(shè)置一個(gè)城市與自然和諧相處、具有特色景觀象征的濱海景觀帶，以實(shí)現(xiàn)陸地與江水的連接、城市與水的互融；需要通過(guò)城市設(shè)計(jì)、環(huán)境景觀重塑與活動(dòng)策劃等手段，打造一個(gè)具有鮮活特征的城水毗鄰區(qū)，因而，提出靈山島尖北段海岸及濱海景觀工程是非常必要的。

通過(guò)實(shí)際查勘，以減少拆遷和節(jié)省工程投資為原則，由于原有海堤現(xiàn)狀堤身與堤腳基本完好連續(xù)，并且大部分堤段為近些年內(nèi)重新加高加固，所以堤型設(shè)計(jì)上盡量考慮利用原有舊堤迎水面的完好堤腳基礎(chǔ)，盡可能保持原有的海堤堤岸以及河道的走向，再結(jié)合生態(tài)景觀需求來(lái)進(jìn)行加高培厚設(shè)計(jì)[2]。

海堤的堤段均采用斜坡式開放綠地堤岸結(jié)構(gòu)，堤頂總寬度60～140m，其中堤頂防汛通道路面寬度B=8.0m，高程H=9.5m。堤防迎水坡邊坡采用不陡于1∶3的邊坡與堤頂銜接，堤腳位置高程7.0m處設(shè)置一道寬度B=5.0m的觀景平臺(tái)兼做消浪平臺(tái)，在觀景平臺(tái)的兩側(cè)均設(shè)置有一道防浪墻，堤防迎水面的斜坡段采用三維植被網(wǎng)固土植草護(hù)坡，來(lái)消弱海浪對(duì)迎水面的沖刷影響。

堤頂防汛通道路面采用C30混凝土，底部鋪6%水泥石屑穩(wěn)定層，堤身基礎(chǔ)采用塑料排水板進(jìn)行排水，排水板的間排距為1.5m。背水坡采用自然邊坡與規(guī)劃路路面銜接，背水側(cè)坡面與環(huán)島規(guī)劃道路之間的空地，采用普通草皮護(hù)坡。

3 海堤堤頂高程計(jì)算

海堤堤頂高程計(jì)算包括3個(gè)部分：

3.1 波浪要素計(jì)算

堤段防潮堤堤頂高程按設(shè)計(jì)水位加上堤頂超高確定。波浪要素及堤頂超高按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435—2008)和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286—98)中的計(jì)算公式為：

(1)

(2)

由于該防潮堤段水域周界比較規(guī)則，根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435—2008)附錄C.0.3的規(guī)定，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度采用由計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對(duì)岸的距離。按照堤身軸線的法線方向，就近選取國(guó)家氣象站廣州站水面以上離地面10m高度處的200a一遇10min平均風(fēng)速作為設(shè)計(jì)風(fēng)速[3]。

3.2 波浪爬高

根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435—2008)附錄E的規(guī)定，正向來(lái)波在單一斜坡上的波浪爬高，對(duì)于迎水面帶有平臺(tái)復(fù)合堤型，先計(jì)算出迎水?dāng)嗝娴恼鬯闫露认禂?shù)me。

3.3 堤頂高程確定

根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435—2008)第8.3.1條規(guī)定，堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)(潮)洪水位加堤頂超高確定[4]，并按下式計(jì)算：

Zp=hp+Rf+A

(3)

式中：Zp為堤頂超高，m；Rf為按越浪設(shè)計(jì)累計(jì)頻率13%的波浪爬高，m，按照越浪設(shè)計(jì)時(shí)，允許的越浪量q≤0.02m3/s·m；hp為設(shè)計(jì)頻率下的高潮位，m；A為安全加高，m，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，1級(jí)堤防允許越浪時(shí)取A=0.5m。

經(jīng)計(jì)算，該段堤防超高計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 堤頂超高及防浪墻頂高程計(jì)算成果表

綜上所述，考慮到堤頂高程與靈山島尖環(huán)境生態(tài)景觀結(jié)合的需要，選取堤頂高程9.50m。

4 結(jié) 論

廣州市南沙新區(qū)靈山島景觀工程，在濱海景觀的海堤在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先對(duì)海堤與不同景觀進(jìn)行優(yōu)化布置，達(dá)到人、水、城的和諧統(tǒng)一基礎(chǔ)上，再對(duì)海堤的堤頂高程進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的計(jì)算，選擇出合理的海堤堤頂高程對(duì)工程的投資以及后期設(shè)計(jì)銜接方案都有很重要的作用。

經(jīng)過(guò)上述詳細(xì)的計(jì)算得出結(jié)論：本次設(shè)計(jì)景觀工程的海堤堤頂高程滿足200a一遇的防潮要求。

[1]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.SL435—2008海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2008.

[2]吳持恭.水利學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]左東啟.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.

[4]祁慶和.水工建筑物[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.

1007-7596(2014)01-0084-02

2013-11-13

李樹國(guó)(1964-)，男，黑龍江樺川人，工程師；王志宇(1986-)，男，黑龍江樺川人，助理工程師。

TV871

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