堤防工程設計

閆 磊

（駐馬店市練江河水務中心）

0 引言

河道泛濫將會對沿岸居民的生活帶來嚴重的威脅，限制當?shù)亟洕陌l(fā)展，因此，對河道進行治理具有重要的意義。堤防工程設計工作對于整個工程水利項目安全運行和質量維護工作較為重要；通過河道堤防工程設計滿足人們對于防洪、發(fā)電或航運等多種經濟需求。因此，要加強堤防工程設計，提高施工水平。

1 堤防工程設計的原則

1.1 綜合治理原則

在進行堤防工程設計時，從堤防整體設計和長遠經濟利益出發(fā)，要遵守綜合治理的原則。在有效優(yōu)化河道堤防設計效果的基礎上，也要充分考量堤防設計整體性經濟效益和環(huán)保效益，提升堤防綜合效益、自然價值以及堤防的整體美觀度。

1.2 安全性原則

堤防的安全性對于堤防設計而言具有重要作用，相關部門在進行堤防工程設計時，要嚴格遵守安全性原則，在設計各個環(huán)節(jié)和細節(jié)管理時都要滿足安全要求，以滿足堤防工程防洪度汛的實際應用效果。

1.3 因地制宜原則

在堤防工程設計的過程中，要充分結合周圍環(huán)境因素，要組織專業(yè)人員進行工程現(xiàn)場勘查，充分認識到自然因素的重要性，堅持因地制宜的原則，貫徹設計過程始終，科學合理設計堤防工程，提高設計價值。

2 工程現(xiàn)狀

衛(wèi)河右堤為柳圍坡蓄滯洪區(qū)的北邊界堤防，從衛(wèi)輝的武莊到浚縣的淇門分洪口，長14.44 km。1983年衛(wèi)河堤曾進行過復堤加固，目前堤頂高程為68.73～68.10 m，堤頂寬度6～7 m，邊坡1∶3左右。現(xiàn)狀該段堤防堤頂高程基本能夠滿足防洪要求，但堤防兩岸邊坡存在塌坑、沖溝等現(xiàn)象，造成局部邊坡較陡，存在安全隱患。本工程需對堤防兩側邊坡進行修整。

3 堤防工程設計

3.1 堤頂超高

3.1.1 計算方法

式中：Y－堤頂超高（m）；R－設計波浪爬高（m）；e－設計風壅增水高度（m）；A－安全加高（m），3 級不允許越浪堤A=0.70 m；4級不允許越浪堤A=0.60 m。

3.1.1.2 風浪要素計算方法采用莆田試驗站方法

波浪的平均波高和平均波長，采用附錄C波浪計算確定：

式中：e－計算點處的風壅水面高度（m）；F－由計算點逆風向到對岸的距離（m）；K－綜合摩阻系數(shù)，取K=3.60×10-6；d－水域的平均水深（m）；β－計算風向與堤軸線法線的夾角為（°）

正向來波在單坡上的平均波浪爬高按式（4）及有關規(guī)定計算：

式中：RP－累計頻率為p 的波浪爬高（m）；m－單坡的坡率，若坡角為α，即等于ctgα；K△－斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護面類型查得；Kv－經驗系數(shù)；Kp－爬高累積頻率換算系數(shù)。

計算參數(shù)詳見表1，計算結果詳見3.1.2。

表1 堤頂超高計算參數(shù)表

3.1.2 計算結果

按照以上堤防超高計算方法，計算堤頂超高計算結果詳見表2。

表2 堤頂超高計算成果表

右堤堤防應同時滿足該行洪水位要求，其堤頂高程比較詳見表3。

表3 右堤堤防堤頂高程比較表

蓄滯洪區(qū)按50 a一遇設計洪水進洪后，蓄滯洪區(qū)設計最高蓄滯洪水位為65.05 m。該段右堤既作為蓄滯洪區(qū)的邊界堤防，又是河道堤防，因此堤頂高程應選取蓄滯洪區(qū)最高蓄滯洪水位與河道行洪流量400 m3/s時的水位相比較來確定，根據(jù)比較確定，右堤蓄滯洪區(qū)段堤頂高程采用河道計算結果為68.00 m，現(xiàn)狀該段堤防堤頂高程為68.73～68.10 m，能夠滿足河道要求。

3.2 申店隔堤計算結果

按照以上堤防超高計算方法，計算申店隔堤堤頂超高計算結果詳見表4。

表4 申店隔堤堤頂超高計算成果表

申店隔堤為蓄滯洪區(qū)東部的邊界堤防，其堤防應同時滿足兩側蓄滯洪區(qū)的防洪要求。按照防洪規(guī)劃，蓄滯洪區(qū)按50 a一遇設計洪水進洪后，蓄滯洪區(qū)設計最高蓄滯洪水位為65.05 m。見表5。

申店隔堤設計堤頂高程、防浪墻頂高程詳見表6。

表5 申店隔堤堤防堤頂高程比較表

表6 堤頂高程設計成果表

3.3 堤防工程設計

根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》要求：筑堤回填土壓實度≥0.91。土料粘粒含量宜為15%～30%，塑性指數(shù)宜為10～20，且不得含植物根莖、磚瓦垃圾等雜物，填筑土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%。

泥結碎石路面厚0.15 m，寬2.50 m。路面向背水側傾斜坡比為1.50%。石料可采用機軋碎石或天然碎石，碎石中扁平細長的顆粒不得超過20%，并不得含有其它雜物。泥結碎石路面中粘土，塑性指數(shù)宜為12～18，且不得含有腐殖土，粘土用量不得超過石料干重的20%。

C25 混凝土路面厚0.20 m，寬度為4.00 m，一側設土路肩，寬0.50 m，路面下設14%的灰土基層，厚度為150 mm。路面每5 m設一道橫向伸縮縫，縫內填瀝青瑪蹄脂。路面向背水側傾斜坡比為1.50%。

4 結論

在進行堤防工程設計時，不僅需要滿足堤防工程在保證防洪度汛安全和水資源開發(fā)利用方面的基本功能，而且還要綜合考慮堤防工程在景觀以及生態(tài)保護等方面的要求。文章結合工程現(xiàn)狀對堤防工程的設計提出建議，實現(xiàn)提高河道的設防標準，改善河道現(xiàn)狀，恢復和強化河道行洪、排污等綜合功能，在此基礎上還要穩(wěn)定河勢，改善區(qū)域環(huán)境，提高基本農田、村莊的防洪標準，使人民的生命財產安全得到保障，體現(xiàn)人與自然和諧相處的治水理念。