堤防工程设计

闫 磊

（驻马店市练江河水务中心）

0 引言

河道泛滥将会对沿岸居民的生活带来严重的威胁，限制当地经济的发展，因此，对河道进行治理具有重要的意义。堤防工程设计工作对于整个工程水利项目安全运行和质量维护工作较为重要；通过河道堤防工程设计满足人们对于防洪、发电或航运等多种经济需求。因此，要加强堤防工程设计，提高施工水平。

1 堤防工程设计的原则

1.1 综合治理原则

在进行堤防工程设计时，从堤防整体设计和长远经济利益出发，要遵守综合治理的原则。在有效优化河道堤防设计效果的基础上，也要充分考量堤防设计整体性经济效益和环保效益，提升堤防综合效益、自然价值以及堤防的整体美观度。

1.2 安全性原则

堤防的安全性对于堤防设计而言具有重要作用，相关部门在进行堤防工程设计时，要严格遵守安全性原则，在设计各个环节和细节管理时都要满足安全要求，以满足堤防工程防洪度汛的实际应用效果。

1.3 因地制宜原则

在堤防工程设计的过程中，要充分结合周围环境因素，要组织专业人员进行工程现场勘查，充分认识到自然因素的重要性，坚持因地制宜的原则，贯彻设计过程始终，科学合理设计堤防工程，提高设计价值。

2 工程现状

卫河右堤为柳围坡蓄滞洪区的北边界堤防，从卫辉的武庄到浚县的淇门分洪口，长14.44 km。1983年卫河堤曾进行过复堤加固，目前堤顶高程为68.73～68.10 m，堤顶宽度6～7 m，边坡1∶3左右。现状该段堤防堤顶高程基本能够满足防洪要求，但堤防两岸边坡存在塌坑、冲沟等现象，造成局部边坡较陡，存在安全隐患。本工程需对堤防两侧边坡进行修整。

3 堤防工程设计

3.1 堤顶超高

3.1.1 计算方法

式中：Y－堤顶超高（m）；R－设计波浪爬高（m）；e－设计风壅增水高度（m）；A－安全加高（m），3 级不允许越浪堤A=0.70 m；4级不允许越浪堤A=0.60 m。

3.1.1.2 风浪要素计算方法采用莆田试验站方法

波浪的平均波高和平均波长，采用附录C波浪计算确定：

式中：e－计算点处的风壅水面高度（m）；F－由计算点逆风向到对岸的距离（m）；K－综合摩阻系数，取K=3.60×10-6；d－水域的平均水深（m）；β－计算风向与堤轴线法线的夹角为（°）

正向来波在单坡上的平均波浪爬高按式（4）及有关规定计算：

式中：RP－累计频率为p 的波浪爬高（m）；m－单坡的坡率，若坡角为α，即等于ctgα；K△－斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型查得；Kv－经验系数；Kp－爬高累积频率换算系数。

计算参数详见表1，计算结果详见3.1.2。

表1 堤顶超高计算参数表

3.1.2 计算结果

按照以上堤防超高计算方法，计算堤顶超高计算结果详见表2。

表2 堤顶超高计算成果表

右堤堤防应同时满足该行洪水位要求，其堤顶高程比较详见表3。

表3 右堤堤防堤顶高程比较表

蓄滞洪区按50 a一遇设计洪水进洪后，蓄滞洪区设计最高蓄滞洪水位为65.05 m。该段右堤既作为蓄滞洪区的边界堤防，又是河道堤防，因此堤顶高程应选取蓄滞洪区最高蓄滞洪水位与河道行洪流量400 m3/s时的水位相比较来确定，根据比较确定，右堤蓄滞洪区段堤顶高程采用河道计算结果为68.00 m，现状该段堤防堤顶高程为68.73～68.10 m，能够满足河道要求。

3.2 申店隔堤计算结果

按照以上堤防超高计算方法，计算申店隔堤堤顶超高计算结果详见表4。

表4 申店隔堤堤顶超高计算成果表

申店隔堤为蓄滞洪区东部的边界堤防，其堤防应同时满足两侧蓄滞洪区的防洪要求。按照防洪规划，蓄滞洪区按50 a一遇设计洪水进洪后，蓄滞洪区设计最高蓄滞洪水位为65.05 m。见表5。

申店隔堤设计堤顶高程、防浪墙顶高程详见表6。

表5 申店隔堤堤防堤顶高程比较表

表6 堤顶高程设计成果表

3.3 堤防工程设计

根据《堤防工程设计规范》要求：筑堤回填土压实度≥0.91。土料粘粒含量宜为15%～30%，塑性指数宜为10～20，且不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂物，填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差为±3%。

泥结碎石路面厚0.15 m，宽2.50 m。路面向背水侧倾斜坡比为1.50%。石料可采用机轧碎石或天然碎石，碎石中扁平细长的颗粒不得超过20%，并不得含有其它杂物。泥结碎石路面中粘土，塑性指数宜为12～18，且不得含有腐殖土，粘土用量不得超过石料干重的20%。

C25 混凝土路面厚0.20 m，宽度为4.00 m，一侧设土路肩，宽0.50 m，路面下设14%的灰土基层，厚度为150 mm。路面每5 m设一道横向伸缩缝，缝内填沥青玛蹄脂。路面向背水侧倾斜坡比为1.50%。

4 结论

在进行堤防工程设计时，不仅需要满足堤防工程在保证防洪度汛安全和水资源开发利用方面的基本功能，而且还要综合考虑堤防工程在景观以及生态保护等方面的要求。文章结合工程现状对堤防工程的设计提出建议，实现提高河道的设防标准，改善河道现状，恢复和强化河道行洪、排污等综合功能，在此基础上还要稳定河势，改善区域环境，提高基本农田、村庄的防洪标准，使人民的生命财产安全得到保障，体现人与自然和谐相处的治水理念。