关于堤防设计中几个问题的探讨.doc

1、1关于堤防设计中几个问题的探讨摘 要：本文主要从堤防设计的现状和重要性着手，探讨堤防在起到防洪作用、抗震作用以及生态景观作用三个方面出现的问题进行探讨。关键词：堤防；防洪设计；抗震设计；自然景观 中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号： 防洪问题对国民经济的影响和对可持续发展的制约作用在近年来日益突出，尤其体现在社会高速发展的大背景下，河道的治理不但要考虑堤防本身的功能，作为堤防的设计人员还要考虑到整个河道的规划和土地的占用情况，同时注重滨水人文景观、生态环境和城市景观建设。 堤防作为世界上最早并且使用范围最广最重要的防洪工程，它主要通过约束洪水，将洪水限制在行洪道内，增加同等流量的水深

2、，加大行洪流速的方法，达到泄洪排沙、抵挡风浪和抗御海潮的目的。借此达到防御洪水泛滥以及保护居民、确保工农业生产顺利运行的最终目的。 1998 年松花江发生特大洪水以后，发现现有多处堤防设计防洪标准低，防洪能力弱，针对这个情况，我国随后推行了堤防工程设计规范和堤防工程施工规范这两个规范来满足堤防设计规范的要求，旨在满足防洪的需要和确保堤防安全。这两个规范的贯彻实施将对指导我们的堤防设计建设有着非常深远的影响。 1 堤防在起到防洪作用方面的设计 2堤防在设计之前，设计人员必须对堤防设计地点进行实地考察，对区域地质构造、地貌以及工程地质条件进行综合分析，同时收集好该地区的年降雨量、年蒸发量以及洪峰流

3、量等水文方面的资料进行整理和分析，因为材料的收集和整理的内容全面正确与否将直接影响到设计的成败，可能由于认识不清导致堤防设计在完成之后出现管涌乃至决堤现象。将收集到的材料进行整合和分析，在设计时才能采取相应的措施。比如：巴彦县松花江干流堤防设计时，根据在水文和地质方面的实地考察和材料分析,设计人员定出 9 千米长的长砂堤，采取了加大断面、坝后压枕的设计。产生了良好的效果，消除了堤防的防洪隐患，增加了坝体整体的安全性。 堤防的防洪设计主要体现在堤防的布置、选择和堤基的处理两个方面。 1.1 堤防的布置、选择 堤防防洪堤线选择的位置优劣，不但影响到整个工程的投资力度，更直接关系到整个工程的合理性以

4、及抗洪能力。在选择堤防位置是应充分考虑防洪规划的地形、地貌以及地质条件，同时结合建筑物的位置和形式，施工条件以及河流的历史演变等多方面的材料，估计下伏层的地质状况，经过综合的技术评估分析之后确定堤防布置的位置。 堤防位置必须避免崩岸、淤滩泛滩和沉积形成的地带，因为这些堤防即使看起来高，但其下伏层一般是淤泥和沙等松散、透水性强、稳定性低的材料组成，这样的材料在堤防工程中施工时工程量大，并且投资3和处理难度更大。因此在选择位置的时候将不予考虑。一般地势较高，粘性土覆盖层厚，土层密实是新筑堤选择位置时的考量重点。 1.2 堤防坝基的处理 在堤防工程设计过程中,堤基的处理尤为重要。 堤防位置的选择是历

5、史形成的，对堤防基础条件的考量还不足，一般来说，形成稳定渗流和坝基和堤防的填筑材料有关。根据达西定律，渗透系数越大越容易形成稳定渗流。因此选择强透水性堤基形成稳定渗流显得尤为重要。 堤基的水文地质状况还有天然暗沟和动物巢穴等方面的状况，都必须在堤防设计之前探明，具体情况具体分析。 对于不透水层埋藏深、透水层厚的堤基，当临水侧有稳定滩地时应采用水平防渗处理，采用铺盖的方法；当临水侧滩地不能满足设置铺盖的要求时，则应该考虑采用粘性土接水槽或者建造底下截水墙的方法。 对于粘性土、沙卵砾构成的浅层透水堤基，由于这种坝基的结构一般是上部堤是较厚的粘性土层，中间是砂或卵砾石强透水层，下部分是相对不透水层，

6、这种双重地基，应采用黏性土截水槽或其他垂直防渗措施。 2 堤防在起到抗震作用方面的设计 堤防多是为了抵御洪水的泛滥，很早以前就开始筑造。当时堤防的筑造既缺乏对地基的选择也谈不上合理的地基处理，因为没有完整的土力学理论，同时缺乏抗震工程学的概念。后来经过历代治水工程，在这些未经过严格设计而筑造的原始堤防的基础上，堤防不断的加高、加宽4最终发展成为目前的结构物。所以没有考虑抗震设计的问题是历史遗留下来的。 在讨论堤防抗震设计的原则和方法之前，我们首先应该了解一下由地震所引起的堤防破坏的特征。 在 1975 年的海城地震时，辽河、浑河、太子河大堤遭受严重破坏。在唐山、海城、邢台地震时，普遍出现平原河

7、道大面积沉陷、开裂，同时喷砂等砂土液化使得堤防遭受严重破坏。1964 年日本新泻地震时阿贺野川堤防被严重破坏。1983 年日本海中部地震时八郎泻吹填堤防的破坏等都是非常典型的事例，最近兵库县南部地震时大规模的破坏淀川堤防。堤防的抗震设计应以防止继发灾害为原则，也就是说在地震后不发生洪水泛滥是主要目的。灾害发生后主要会使堤防出现龟裂、高低差和发生沉陷，这种破坏主要是由于砂土地基的液化造成的，一般还伴随着喷砂、喷水。 地震后可能遇到的水位高度和堤防的沉降量，将直接影响灾害发生及其破坏程度。一些特殊结构的堤防和特别重要的堤防，应考虑抗震设防，比如荆江大堤、北江大堤以及黄河下游大堤。应对在这些大堤遭遇

8、地震时的平均水位下的稳定性问题进行计算。可以根据继发灾害发生的可能性判断对土堤是否进行抗震设计。对于土堤结构的堤防应充分考虑水位高度，也就是说根据万一堤防遭受震害，其残余高度能否防止可能出现的水位而不至于使洪水泛滥。我国已经出台的规范中以及提到可以考虑用多年平均水位来考虑地震作用，对持续 3 个月的水位高度来判断。5考虑继发灾害时，要充分考虑一些山区河流持续时间很短的汛期，而象长江等河流汛期持续较长，使用多年平均水位很难反映出堤防遭受地震破坏时可能遇到的水位高度。 根据每一条江河的洪水包络线，汛期短的河流洪水与地震遭遇的几率低，汛期长的河流洪水与地震遭遇的几率相对较高，因此用洪水包络线来考虑是

9、比较合理的。 3.堤防成为人文景观方面的设计 以往的堤防设计工程着眼于河流本身，以及其防洪和抗震作用，往往在堤防设计时忽略了堤防对河流湖泊与岸上生态系统的有机联系，忽视了堤防河流周围的生物群落的存在，不注重堤防建造后对原有生物群落的恢复。因此，在进行防洪工程和抗震工程的设计规划和调整设计时，应确定河流与其上下游、左右岸的生物群落处于一个完整的生态系统中。建议按照“河流生态廊道”的范围，对堤防进行统一规划、设计和建设。在堤线布置原则中，要尽可能保留原来江河湖泊的自然形态，保留蜿蜒性或分汊散乱状态。因为蜿蜒性和分汊散乱状态的堤防本身就是一道美丽的风景线，即使是由于堤防决口而形成的侵蚀坑，还有其它风

10、景要素比如牛轭湖、粘土坑、排水沟和堤防上的建筑物等也都是是风景“ 画”中的组成部分。风景画中另外的重要的组成部分是农场和两侧盛开的鲜花。 在堤防设计过程中要强调江河湖泊天然的美学价值，避免将混凝土6与砌石形成的人工环境过多地介入到亭台楼阁当中，破坏了原本的美感，在设计堤防时要造成一种人与自然亲近的环境。尤其是在进行建筑城市景观设计时，堤防的建设更要主动保护生物的栖息地，同时对公众能广泛参与，以及对儿童进行水环境保护教育创造良好条件，比如建造水生态公园和河流小型博物馆等。 在确定堤防间距时，遵循宜宽则宽的原则，该原则能有效处理好行洪、抗震和生态保护要求，同时解决堤防设计土地开发利用之间的矛盾。在

11、设计河槽和河漫滩的时候不仅要能满足洪水行洪要求，还要另外保持一定的浅滩宽度和植被空间，这片空间能为生物的生长发育提供栖息地，同时发挥河流的自净化功能。 堤型的选择除了要充分考虑工程渗透稳定以及滑动稳定等安全条件外，还应结合生态保护和恢复的技术要求，尽量采用当地材料和缓坡，为植被生长创造条件和空间，保持河流的侧向联通性。 在堤防设计和施工过程中，要充分考虑施工期是否对生物栖息地的保护和恢复产生影响，施工时避开该地动植物发育期。对特殊区域或濒危物种，在施工期到恢复完成期要做好特殊的保护措施的计划，比如辅助保护措施它处养育等。 取料场开挖后应进行适当处理，以满足美观和环境方面的要求，要求合理设置排水

12、、平整地形和改善有利于植被生长的条件。料场区应进行植被恢复，与周围景观相一致。 各风景要素的结合因地而异，因此各河道区域的风景各有千秋，每一个风景点均有其特色。这千姿百态的风景蕴含着很高的人文价值，许7多风景要素如濒危动植物，对植物学和历史文化有很重要的意义，应该充分认识到人造风景在世界上几乎是唯一的，而且具有高度的国际价值。因此，在堤防设计和河堤加固的过程中必需对此慎重对待，以免破坏这难得的风景。 4 结束语 堤防工程在设计过程中，要充分考虑到实际情况，掌握堤基的历史情况和目前的水文地质情况，重视保护和创造人文景观，作出多种设计方案，经过充分论证，采取最合理、有效和经济的方案，这样才能更好地

13、保障人民的生命财产安全，建设人水和谐的自然环境并支持社会经济的可持续发展。 参考文献： 1虞黄英.堤防工程基础施工的分析与探讨J.水利科技与经济, 2011,(10) 2郝红科；王海；黄梦琪.城市堤防工程规划设计思路的探讨J.杨凌职业技术学院学报, 2011,(01) . 3赵敏杰.水利堤防工程技术浅析J.沿海企业与科技,2011,(04). 4俞钦遴.浅谈堤防工程的勘测设计工作J.中国高新技术企业，2008， （19）. 5兰利；朴正浩；权伍明.关于堤防设计中几个问题的探讨J.水利科技与经济，2001， （02）. 6张志杰.长江重要堤防工程建设回顾J.宏观经济管理，82002， （07）. 7王宝禄.浅谈堤防工程施工质量控制J.水利科技与经济，2007， （03）. 8祝伟.堤防工程设计中几个问题的浅析J.科技咨询导报，2007， （13）. 9王春光；冯艳华.防洪堤设计的一般步骤J.水利科技与经济，2008， （08）.