堤防安全加高

1、堤防安全加高 我國(guó)城市基本分散布置于沿海、沿湖、沿江及山區(qū)河谷盆地，洪澇水害較為嚴(yán)重。為治理城市洪澇災(zāi)害，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)大力興建城市防洪工程。    城市防洪堤是城市防洪工程的重要組成部分。為保證堤防安全，堤防必須高出設(shè)計(jì)洪水位一定的超高值，但由于堤防主要分布于城區(qū)，過高的防洪堤不僅影響工程投資，而且對(duì)城市的環(huán)境、交通和景觀等影響很大。因此，對(duì)關(guān)系城市防洪堤高度的重要因子之一，堤頂超高問題進(jìn)行研究很有必要。    二、規(guī)程規(guī)范關(guān)于堤頂超高的有關(guān)規(guī)定     近年來，國(guó)家和有

2、關(guān)部門制定和頒布了各項(xiàng)規(guī)程規(guī)范，對(duì)堤防的工程等別、堤頂超高、安全加高等有關(guān)技術(shù)參數(shù)作了規(guī)定，主要的規(guī)程規(guī)范有：    1、防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）    該規(guī)范由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部于1994年6月2日發(fā)布。防洪標(biāo)準(zhǔn)第2.0.1條對(duì)城市的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定，根據(jù)城市的重要性或非農(nóng)業(yè)人口的數(shù)量將城市分為四個(gè)等級(jí)。具體規(guī)定見表1。表1             城市的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)重要性非農(nóng)業(yè)人口（萬

3、人）防洪標(biāo)準(zhǔn)（重現(xiàn)期·年）特別重要的城市150200重要的城等城市502010050一般城鎮(zhèn)205020     2、堤防工程技術(shù)規(guī)范（SL51-93）    該規(guī)范由水利部于1993年4月10日發(fā)布。堤防工程技術(shù)規(guī)范（SL51-93）對(duì)城市的堤防級(jí)別、防洪標(biāo)準(zhǔn)及安全加高的規(guī)定見表2。表2        城市堤防工程級(jí)別及安全加高項(xiàng)      

4、0; 目堤  防  級(jí)  別1234城鎮(zhèn)重要程度特別重要城市重要城市中等城市一般城鎮(zhèn)城市非農(nóng)業(yè)人口（萬人）15015050502020防洪標(biāo)準(zhǔn)（重現(xiàn)期·年）1001005050303020安全加高（m）1.00.80.70.6     該規(guī)范的5.2.1和5.2.2條對(duì)堤頂高程作了如下規(guī)定：    “5.2.1堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定：    堤頂超高按（5.2.1）確定     Y=R+e+A

5、            5.2.1    式中  Y堤頂超高（m）     R設(shè)計(jì)波浪爬高（m）     e設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高（m）     A安全加高（m）          ”  

6、  “5.2.2當(dāng)土堤臨水面設(shè)有穩(wěn)定、堅(jiān)固的防浪墻頂，高程可視為設(shè)計(jì)堤頂高程。但堤身頂高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位0.5m以上?！?#160;   3、堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50286-98）    該規(guī)范由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部于1998年10月8日聯(lián)合發(fā)布。堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)堤防工程的安全加高值的規(guī)定見表3。    表3         堤防工程的級(jí)別及安全加高值防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期·年)100<100且50<50

7、且30<30且20<20且10堤防工程的級(jí)別12345安  全加高值（m）不允許越浪的堤防工程1.00.80.70.60.5允許越浪的堤防工程0.50.40.40.30.3     規(guī)范第6.3.1、6.3.3條對(duì)堤頂高程作了說明：    “6.3.1堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)洪水位或設(shè)計(jì)高潮位加堤頂超高確定。堤頂超高應(yīng)按下式計(jì)算確定。1、2級(jí)堤防的堤頂超高值不應(yīng)小于2.0m。    Y=R+e+A    式中  Y堤頂超高（m） &

8、#160;   R設(shè)計(jì)波浪爬高（m）     e設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高（m）     A安全加高（m）              ”    “6.3.3當(dāng)土堤臨水側(cè)堤肩設(shè)有穩(wěn)定、堅(jiān)固的防浪墻時(shí)，防浪墻頂高程計(jì)算應(yīng)與第6.3.1條堤頂高程計(jì)算相同，但土堤頂面高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)靜水位0.5m以上。” &#

9、160;  4、城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ50-92）    該規(guī)范由建設(shè)部和水利部于1993年2月8日聯(lián)合發(fā)布。城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)城市等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防工程級(jí)別及安全超高的規(guī)定見表4。表4   城市等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防工程級(jí)別城市等別重要程度人口（萬人）防洪標(biāo)準(zhǔn)（重現(xiàn)期·年）堤 防級(jí) 別安全超高(m)江洪、海潮山洪泥石流一特別重要城   gt;10011.0二主要城市1505020010050201005020.8三中等城市5020100502010502030.6四小

10、城市2050201052040.5     該規(guī)范的5.1.4、5.1.5條對(duì)堤頂和防浪墻頂高高程作出了如下規(guī)定：    “5.1.4堤頂和防浪墻頂標(biāo)高按下式確定      Z=ZP+he+= ZP +H    式中   Z堤頂或防浪墻頂標(biāo)高（m）；      ZP設(shè)計(jì)洪(潮)水位（m）；      

11、;he波浪爬高（m）；      安全超高(m)；      H設(shè)計(jì)洪（潮）水位以上超高（m）?！?#160;   “5.1.5當(dāng)?shù)添斣O(shè)置防浪墻時(shí)，堤頂標(biāo)高應(yīng)不低于設(shè)計(jì)洪（潮）水位加0.5m。”    經(jīng)比較上述各項(xiàng)規(guī)范，可以看出：堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范、堤防工程技術(shù)規(guī)范和城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范主要區(qū)別在于：    （1）堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范分別規(guī)定了不允許越浪和允許越浪堤防的安全加高值。允許越浪堤防的安全加

12、高值可適當(dāng)降低；    （2）堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范特別規(guī)定了1、2級(jí)堤防堤頂超高不應(yīng)小于2.0m。以上規(guī)程規(guī)范中，由于防洪標(biāo)準(zhǔn)和堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范屬國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布時(shí)間又相對(duì)較晚。因此，城市防洪堤工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)建議按這兩個(gè)規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。各項(xiàng)規(guī)范分別有安全超高或安全加高的不同說法，建議統(tǒng)一采用“安全加高”。    三、*省部分城市堤防工程情況調(diào)查     *省各地的城市防洪工程建設(shè)已全面展開，防洪規(guī)劃已基本完成，部分城市已做好防洪工程的設(shè)計(jì)工作。經(jīng)對(duì)部分城市防洪工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)的調(diào)查，列出調(diào)查情況見表5。 

13、;表5        城市防洪堤工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)調(diào)查表城市名稱防洪標(biāo)準(zhǔn)(重限期年)堤防級(jí)別洪水位高出地面高度(m)堤頂寬度(m)堤防高度(含防浪墻)(m)防浪墻高  度(m)波浪爬高(m)安全加高(m)堤防超高(m)備注*5026680.7  2.0規(guī)劃*5033-464-50.90.70.71.4可研*5043.5560.9  1.4初設(shè)*5024-5>55-60.90.20.81.0規(guī)劃*5033840.8  0.8初設(shè)*50 2.5-5

14、.5 3-6   0.7規(guī)劃*5030.541.0   0.5-1.0可研*5033740.90.430.71.13初設(shè)*50 4-575-6   1.1規(guī)劃*10030.3 0.5   0.2可研*5030 110.30.71設(shè)計(jì)    從調(diào)查資料看,所調(diào)查的城市基本為中等城市，防洪標(biāo)準(zhǔn)除*市為100年一遇外，其它均為50年一遇。但堤防工程級(jí)別差別很大，如：*和*為2級(jí)堤防，*為4級(jí)堤防，其它城市為3級(jí)堤

15、防；堤防超高的差別也較大，最高的達(dá)2.0m（*），最低的僅為0.2m（*）。存在同一種標(biāo)準(zhǔn)，不同級(jí)別；同一級(jí)別，不同安全加高，甚至高一級(jí)別堤防安全加高低于低一級(jí)別堤防安全加高的現(xiàn)象，沒有統(tǒng)一的說法和合理的確定方法。這對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和審查帶來了不必要的麻煩。表中出現(xiàn)的情況，據(jù)分析，其主要原因：一是各設(shè)計(jì)單位所選用的規(guī)范不一致；二是對(duì)規(guī)范中規(guī)定的上下限取法不一；三是對(duì)城市所處的地理位置因素考慮不一。因此，如何按照所確定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，來確定城市防洪堤的級(jí)別和安全加高，以規(guī)范項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)已顯得十分必要。    從表5中可以看出：    （1）堤防

16、超高值與堤防高度及擋水的水頭有一定的關(guān)系。堤防高度及洪水位高出堤后地面高度越大，堤防超高也越大，反之較小。如*市*江設(shè)計(jì)洪水位高出城市地面6m，堤防高度達(dá)8m，堤頂超高取2m；*市河道洪水位高出地面高程34m，堤高45m，堤防超高1.4m。而*市屬平原河河網(wǎng)地區(qū)，河網(wǎng)設(shè)計(jì)洪水位僅高出城市地面高程0.3m，堤防高度僅0.5m，堤防超高0.2m；*市設(shè)計(jì)洪水位高出地面高程00.5m，堤防高度1.0m，堤防超高0.51.0m。    （2）堤防超高與堤防斷面尺寸大小有關(guān)。堤防斷面尺寸大的堤防安全超高相對(duì)較小，如*堤防高度達(dá)56m，洪水位高出地面高程45m，但其堤防采用路

17、堤結(jié)合的斷面型式，一般堤頂寬度都在7m以上，因此堤防超高為1.1m，比*等城市低。    （3）堤防超高與洪水位變幅有關(guān)。如*市因處平原河網(wǎng)地區(qū)，河網(wǎng)最高洪水位100年一遇為5.29m，50年一遇為5.16m，兩者相差僅0.13m，變幅較小，因此其堤防超高較小。    （4）堤防超高與近遠(yuǎn)期工程結(jié)合程度有關(guān)。如*市城市防洪規(guī)劃近期堤防工程達(dá)20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)期通過上游興建流域性防洪控制工程（水庫），下游河道疏浚等工程措施達(dá)到50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，其堤頂高程依據(jù)下列三種情況的大者選定：    1、規(guī)劃近期

18、20年一遇洪水位+1m超高；    2、規(guī)劃遠(yuǎn)期50年一遇洪水位+0.7m安全超高；    3、規(guī)劃百年一遇洪水位。    這樣選取，既保障了該城市一定標(biāo)準(zhǔn)的防洪安全，又考慮了城市所處的特殊位置適當(dāng)降低了堤防高度。    三、關(guān)于城市堤防堤頂超高的建議     （一）堤防工程級(jí)別    按國(guó)家有關(guān)規(guī)定、省政府意見并參考水利部規(guī)劃總院、中國(guó)國(guó)際咨詢公司在評(píng)估和審查*江干堤加固工程項(xiàng)目時(shí)的意見，建議省內(nèi)的縣級(jí)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)

19、一般采用50年一遇，地市級(jí)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)一般采用100年一遇。建議*省的一般縣城以上城市（除*、*外）防洪堤工程定為3級(jí)建筑物。    （二）堤頂超高    堤頂超高由風(fēng)浪爬高、風(fēng)壅水面高度及安全加高值三者組成（見圖）。     城市堤防堤頂超高Y的計(jì)算應(yīng)按堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范第6.3.1條執(zhí)行，即堤頂超高應(yīng)按下式計(jì)算     Y=R+e+A     式中  Y堤頂超高（m）   &

20、#160; R設(shè)計(jì)波浪爬高（m）     e設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高（m）      A安全加高（m）          （三）安全加高    堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范條文說明第2.2.1條對(duì)安全加高值有如下說明：    “2.2.1  在堤防工程設(shè)計(jì)中，由于水文觀測(cè)資料系列的局限性、河流沖淤變化、主流位置改變、堤頂磨損和風(fēng)雨侵蝕等，設(shè)計(jì)堤頂高程需有一定的

21、安全加高值?？紤]到堤防高度較土壩低，加上堤防加高一般比水利樞紐或土壩容易，本規(guī)范采用比土壩低一級(jí)的數(shù)值（安全加高）”    城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范條文說明的第2.3.1條對(duì)堤防安全超高說明如下：    “2.3.1  防洪建筑物的安全超高是指防洪建筑物擋水部分的頂標(biāo)高高出設(shè)計(jì)水位加上風(fēng)浪爬高后的富余高度，安全超高是考慮由于洪水位計(jì)算中可能存在的誤差；泥沙淤積造成水位的暫時(shí)抬高；以及其它因素可能出現(xiàn)的水位抬高?？傊菫榱吮苊飧鞣N不利因素對(duì)防洪安全的影響，而采取的一種措施”    “防洪建筑物的安全超

22、高應(yīng)較不允許過水的土壩、堆石壩為小，因其事故后的危害也較水庫大壩事故造成的危害小”    從這兩個(gè)規(guī)范的條文說明可知，堤防安全加高主要是由于一些不能考慮的因素引起水位抬高或計(jì)算誤差引起水位的抬高所留的安全余度，總之是由水位不能精確計(jì)算所致。而且安全加高的規(guī)定參考了土壩設(shè)計(jì)規(guī)范的土壩安全超高值，認(rèn)為堤防高度比土壩低，失事后造成的危害比土壩小，因此取比土壩低的安全加高值。    根據(jù)以上分析及*省部分城市防洪堤設(shè)計(jì)的堤防超高調(diào)查分析可得出如下結(jié)論：    1、堤防安全加高值與堤防失事后的危害程度有關(guān)。堤防越高

23、，失事后的危害越大，堤防的安全加高宜取大值；堤防越低、失事后的危害較小，堤防的安全加高可適當(dāng)降低。如平原河網(wǎng)堤防，設(shè)計(jì)洪水位高出地面有限，堤防安全加高可取小一些。    2、堤防安全加高與堤防斷面結(jié)構(gòu)的安全度有關(guān)。若堤防高度較高，而堤身較單薄的土堤，洪水位一旦超過堤頂高程，堤防即會(huì)因漫頂潰決，則堤防的安全加高值應(yīng)取大值；若堤防堤頂寬度較大（如堤路結(jié)合堤防），或堤后地面（路面）高程較高或堤防背水坡較緩，即使洪水位超過堤頂也不會(huì)造成堤防潰決，則堤防安全加高值可適當(dāng)減小。    3、堤防的安全加高值與設(shè)計(jì)洪水位的精度有關(guān)，一般相鄰兩個(gè)級(jí)別防

24、洪標(biāo)準(zhǔn)所計(jì)算的洪水位差值大，洪水位的絕對(duì)計(jì)算誤差一般較大，堤防的安全加高應(yīng)取大值；而一些平原城市堤防的設(shè)計(jì)洪水位與高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)洪水位相差不多，則洪水位的計(jì)算絕對(duì)誤差一般不會(huì)很大，因此安全加高值可適當(dāng)降低。    根據(jù)以上分析結(jié)論，結(jié)合有關(guān)的堤防設(shè)計(jì)規(guī)范，建議我省城市堤防安全加高值2級(jí)堤防按表6選用，三級(jí)堤防按表7選用。Z0.5%-Z1% 表6   城市堤防安全加高建議值       單位：mh 0.8<0.8且0.3<0.330.80.70.5<3且

25、1.50.60.40.3<1.5且0.50.40.30.2<0.50.30.20.2 Z1%-Z2% 表7   城市堤防安全加高建議值       單位：mh 0.8<0.8且0.3<0.330.70.60.5<3且1.50.50.40.3<1.5且0.50.40.30.2<0.50.30.20.2注：（1）表中Z0.5%、Z1%、Z2%分別為200年、100年、50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水位。     （2）h為

26、設(shè)計(jì)洪水位與堤后地面高程的差值。若堤后緊貼有寬度不小于10m的填高道路，計(jì)算h值時(shí)堤后地面高程可取道路路面高程。    表6建議的城市堤防安全加高值從表中看與兩個(gè)因素有關(guān)。一是堤防擋水的高度，隨著堤防擋水的高度降低，失事后的危害程度減小,堤防安全加高值也逐步減小,這與有關(guān)的規(guī)范條文說明符合；再是與比堤防設(shè)計(jì)洪水位高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水位與該堤防的設(shè)計(jì)洪水位差值有關(guān),Z越小,一般計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水位絕對(duì)誤差越小，其安全加高值也可取小,這也符合有關(guān)規(guī)范的條文說明。    (四)堤防安全加高值選用的幾點(diǎn)說明    1、對(duì)于一些特別寬的堤防、堤路結(jié)合防洪堤，其路面寬不小于10m的，或堤防背水坡緩于1：5的防洪堤，由于堤防斷面較大，不易潰決失事，其堤防安全加高值可取低一些，建議取用低一檔h的安全加高值。如堤后有寬度大于10m，高出地面的道路，在計(jì)算h時(shí)，堤后地面工程可取道路路面高程。    2、表6、表7適用于堤防設(shè)計(jì)水位由洪水控制