关于堤防堤顶超高问题的探讨

赫军

(齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，黑龙江齐齐哈尔161006)

我国河流与城市众多，基于供排水、灌溉和航运等需求，人们选择了靠水而居，绝大多数城市的发展都因河而起。现在我国城市防洪事业有了很大发展，大江大河和大中城市已初步建成了防洪体系，在保护人民生命财产安全和城市经济发展上发挥了不可替代的重要作用。堤防工程是防洪体系中主要组成部分之一，目前我国堤防总长度已达25万km，每年新建、扩建、加固、维修的工程也很大。在首先满足堤防防洪安全前提下，堤顶高程的确定就直接关系到工程投资、占地和城市沿岸景观。

1 基本资料

齐齐哈尔市甘南县堤防工程级别为2级，计算断面的选取有代表性的4个断面，分别为东阳堤桩号12+000和32+ 400，巨宝堤桩号1+000和10+000［1］，具体特性见表1。

表1 计算断面特性统计表

2 堤顶超高计算

我国现行规范规定，堤防超高由风浪爬高、风壅水面高度和安全加高3部分组成，计算公式为:Y=R+e+A，各断面波浪要素值见表2。

表2 各断面波浪要素值

风浪要素计算公式如下:

风壅水面高度在有限风区的情况下，按下式计算:

式中:e为计算点的风壅水面高度，m;K为综合摩阻系数，可取K=3.6×10－6;V为设计风速，按计算的波浪的风速确定; F为由计算点逆风向量到对岸的距离，m;d为水域的平均水深，m;β为风向与垂直于堤轴线的法线的夹角(度)。

波浪爬高计算公式如下:

式中:Rp为累积频率为p的波浪爬高，m;K△为斜坡的糙率及渗透性系数;Kv为经验系数;Kp为爬高累积频率换算系数;m为斜坡坡率;H为堤前波浪的平均波高，m;L为堤前波浪的波长，m。

3 计算结果分析和探讨

堤顶超高计算成果见表3。

表3 堤顶超高计算成果表

按《堤防工程设计规范》［2］表2.2.1的规定，堤防为2级堤防，不允许越浪的堤防工程安全加高值取0.8 m，堤顶超高确定为2.0 m。美国堤防工程的防洪标准一般比我国高，根据不同情况，设计洪水标准分别为50 a一遇、100 a一遇和200 a一遇，要求一级堤防堤顶超高0.9 m，重要堤段最高1.5 m，笔者理解，上述超高值一般相当于风浪爬高值，其中不包括安全加高值。日本堤防工程的防洪标准与我国相近，一级河流重要堤段为100～200 a一遇或＞200 a一遇;一级河流的次要堤段和二级河流的城市堤段为50～100 a一遇;一级河流的其他堤段和二级河流的一般堤段为10～50 a一遇，堤顶超高按河流的设计洪水流量直接按表选取超高值或计算出风浪爬高值作为堤顶超高值，取两者中的最大值，两种方法均不考虑安全加高值。加拿大堤防工程的标准为设计洪水位以上加堤顶超高0.6～1.5 m。

从国内外堤顶超高的确定方法上看我国各大江河堤防的堤顶超高除长江与其他国家堤防超高相近外，其他江河按规范要求确定的堤防堤顶超高均较世界其他国家高。虽然我国堤防洪水标准较低，但由于安全加高值留的较大，相当于提高了洪水标准，如嫩江上游齐齐哈尔市按100 a一遇洪水堤顶超高确定为2.5 m，按超标准洪水300 a和500 a一遇堤顶超高还有1.53 m和1.30 m，如按美国和加拿大的堤防超高要求，防洪标准可达300 a。

堤防工程建设在首先满足堤防防洪安全的前提下，堤顶超高中的安全加高值过大，会给堤防工程的建设带来许多实际问题，正在修订中的堤防设计规范报批稿中就增加了“山区河流洪水历时较短，可适当降低安全加高值”的规定。

［1］ 齐齐哈尔市水利勘测设计研究院.嫩江干流甘南县堤防工程可行性研究报告［R］.齐齐哈尔:齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，2011.

［2］ 水利部.GB 50286—98堤防工程设计规范［S］.北京:水利电力出版社，1998.