水利工程中堤防设计方案研究与优化

水利工程中堤防设计方案研究与优化

杨超

四川衡信建设工程有限公司 四川省成都市 610073

摘要：在堤防选择方面,既要确保地区的防洪安全,又要兼顾地区的长期规划,以确保地区的可持续发展。堤防工程设计中,应从堤防结构安全、地形、占地条件、工程造价等方面进行全面的分析,最终确定堤防断面结构型式,以满足不同项目的建设需求。本文主要分析水利工程中堤防设计方案研究与优化。

关键词：水利工程；堤防设计；技术要点

引言

堤防工程是常见的河流沟道治理措施，通过建设堤防工程可以提高河流沟道的防洪能力，随着国家对生态环境保护的重视，堤防工程建设同河流沟道景观建设已经紧密结合。堤防工程结构型式多样，针对不同的河流沟道类型、岸坡稳定性，需要采取不同的堤防型式。

1、工程目标

修建堤防工程的目标是为了抵御洪水，消除水患。这就牵扯出第一个问题，对于抵御洪水，是保障行洪安全重要，还是保障防洪安全更重要，关于这点，国内外有很大的分歧和争论。某些西方国家和极端环保主义者倡导自然河流沟道，不修建堤防，其出发点就是要保证河流沟道的行洪安全。这一观点有一个前提条件：即所在流域地广人稀，并不是人民生产、生活的主要区域；或少有需水量大的水稻主产区，耕地远离洪涝区，但机械化程度高、灌溉配套设施齐全。我们常讲“兴水利、除水患”，他们这种情况是无水利之便也无洪水之患，自然不需要大力修建堤防。而与这些国家不同，像中国这种由农耕文明发展而来的国家，自古以来就是临水而居、择水而憩的，耕地、城市均是分布在大江大河之畔，为了兴水之利，自然就要面对洪水之患，修建堤防也就势在必行。但是，近年来对行洪与防洪关系的认识也有一些片面和不好的倾向。在中国的防洪体系中，将水库和堤防作为最主要组成部分，而作为行洪通道的河流沟道治理则重视不够，近年来除修建了一些堤防护岸工程外，少有河势控制、河势调整工程。在堤防工程建设中，也主要从防洪保护对象安全出发，围绕现有堤防进行加固、提标，很少真正从河流的河势稳定、冲淤平衡出发来拟定治导线，从而优化堤线，也很少再提“遥堤、缕堤、格堤”的概念。简单来说，就是将水利防洪工程简单归结为堤防加固和崩岸治理两项工程，缺少系统考虑和统筹治理。

2、现状河流存在的主要问题分析

(1)河道局部工程河段防洪标准低，未建有堤防工程，防洪能力严重不足，汛期洪水对两岸居民的生命财产安全造成严重威胁，房屋和耕地常年被淹。(2)个别河段已建有堤防，但已建堤防建成年代久远，堤顶宽度大多不满足规范要求，有的堤顶路面狭窄，杂草丛生，无法形成防汛通道，有的堤防背水坡坡度还较陡，有的堤防甚至垮塌、损毁，失去防洪作用。(3)河道堤防设计结合水景观打造，但欠缺考虑河道比降问题，蓄水水面较少，不能达到景观要求，效果不佳。（4）在流速较快的河道设计生态堤防，结果所栽种的草木经过多年水流的冲刷，暂存的植被良莠不齐，反而加剧了水土流失。

3、堤防工程设计方案研究与优化

3.1纵横断面设计

①纵断面设计。根据地面自然比降确定水力设计比降,条件允许时尽可能使后者接近前者。合理控制流速,宜稳定在不冲和不淤流速间。为避免出现深挖方河段,同时避免土石方开挖量偏大的问题,水力比降的确定充分考虑跨河桥梁等建筑物基础高程,避免因工程实施对其基础安全稳定造成不利影响。②疏浚河底宽度。现状河槽大多为梯形断面,设计河槽形式依然维持梯形断面。清淤后对现有河槽自中心线向两侧扩挖整平,岸线与河势流向相适应,并与洪水的主流线大致平行,力求顺直,平缓连接。③堤型选择。堤型选择应从堤防结构安全、地形、占地条件、工程造价等方面进行全面的分析,最终确定堤防横断面结构型式,因地制宜的选择适合当地河流的堤型。④边坡系数。根据堤防等级、堤身结构、筑堤土质等情况,经过边坡稳定计算,土质堤防迎水坡宜采用1：2，混凝土面板宜采用1:1.5~1:1.75,背水坡考虑节约占地可采用1：1.5。混凝土挡墙经稳定计算后确定结构尺寸。⑤堤顶路面。根据拟建堤防等级、所处地形，充分考虑防汛抢险要求，以及建设单位意见,合理确定堤顶路面宽度和路面结构。

3.2水利堤防工程的堤脚和护坡处理

堤防的基槽顶部常用大块石压脚防冲。生态斜坡式堤防底部（与地面交汇处）的技术处理非常重要，因为洪水接近斜坡时，河流岸坡或斜坡表层土壤湿润、潮湿或渗漏，称为水浸危险。一般情况下，危险性必须由专业人员观察，如果情况严重，应及时采取紧急措施控制渗漏、管涌，防止滑坡等危险情况的发生。合适的堤防设计可以使边坡更加稳定。堤防是水利防洪工程的中心，斜坡式堤身填筑必须分层碾压，以达到稳定地基，防止危险情况的发生。由于堤防滑坡、堤防冲刷、堤防因不稳定等危险情况而导致的溃堤，危险情况一般较长，溃堤速度较快，如果不及时采取应急措施，就会发生溃堤，产生严重后果。对于水深较大、水流较急的长堤段，应采用分段向外移动或采用短坝保护堤坝的方法。对于其他危险情况，可采取以下紧急防护方法：固体边坡防护措施；十字形组合支护能够承受洪水带来的压力，承受强大的荷载，在发生危险时具有多大的承载力和抗力，从而为人们提供足够的时间。

3.3加强水利堤防工程建设质量的管理

反映施工单位综合能力的主要标准是施工质量。首先，管理施工设计图纸和施工方案，首先是施工单位、设计单位为了有效组织监理单位等对施工过程中采用的施工工艺进行深入研究分析，及时掌握水利堤防工程管理人员，准确掌握相关数据，深入分析设计院施工设计图纸和方案，即及时发现施工图纸中存在的不足；根据管理项目的实施情况，有关审批项目的具体审批程序主要包括:编制项目启动报告，提交项目施工方案，明确施工技术;建设单位应结合项目实际制定施工方案。此外，对于关键施工部分，应制定更详细的施工方案，并采用针对性的施工技术，以避免各种施工问题。第二，管理施工过程。认真检查和验收。重建应当在符合各项工程要求的基础上进行，不合格的工程应当按照工程的有关要求进行纠正，必要时可以重建。此外，对于项目中的每一个关键和难点，都必须采用全过程监控的方法。确保工程建设质量符合要求。第三，建筑材料的管理。在采购建筑材料时，要做好与其他材料厂生产的产品的比较工作。确保堤防质量得到保证。

3.4协调好建设与管理的关系，数字赋能堤防建设与管理

坚持建管并重，明确管护责任，落实工程养护资金。根据工程权属、规模、等级、形式等情况，建立健全运行管理机制，鼓励社会主体参与工程管护。加强堤防工程运行状态及安全监测预警，推动建立堤防预警长效机制，实现常态化除险加固和运行维护。按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，加强数字孪生堤防工程建设，实施已建堤防工程智能化改造，新建堤防工程按照智能化要求同步进行规划建设管理，推进自动化控制、智能化设施设备等应用。强化数字赋能水利工程运行管理，增强流域堤防工程防灾联合调度能力。加快推进建筑信息模型（BIM）技术在新建堤防工程全生命周期运用。开展堤防工程安全监测、远程安全集控、多维场景耦合计算与展示等技术攻关。

结束语

为了保证水利堤防工程的建设效果，要因地制宜的选择堤防结构型式，同时提高堤防工程的生态效益。并通过堤防工程的稳定性复核分析计算，保证堤防结构安全性满足规范要求。使选择的堤防方案既可满足水利防洪减灾的需要，又能改善流域生态环境，还能促进地区经济发展、加快实现乡村振兴。

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