波浪要素及安全超高计算(堤防工程设计规范GB 50286-98)
堤防工程设计规范
中华人民共和国国家标准堤防工程设计规范GB50286－98条文说明目次1总则2堤防工程的级别及设计标准2.1堤防工程的防洪标准及级别2.2安全加高值及稳定安全系数3基本资料3.1气象与水文3.2社会经济3.3工程地形3.4工程地质4堤线布置及堤型选择4.1堤线布置4.2河堤堤距的确定4.3堤型选择5堤基处理5.1一般规定5.2软弱堤基处理5.3透水堤基处理5.4多层堤基处理5.5岩石堤基的防渗处理6堤身设计6.1一般规定6.2筑堤材料与土堤填筑标准6.3堤顶高程6.4土堤堤顶结构6.5堤坡与戗台6.6护坡与坡面排水6.7防渗与排水设施6.8防洪墙7堤岸防护7.1一般规定7.2坡式护岸7.3坝式护岸7.4墙式护岸7.5其他防护型式8堤防稳定计算8.1渗流及渗透稳定计算8.2抗滑稳定计算8.3沉降计算9堤防与各类建筑物、构筑物的交叉、连接9.1一般规定9.2穿堤建筑物、构筑物9.3跨堤建筑物、构筑物10堤防工程的加固、改建与扩建10.1加固10.2改建10.3扩建11堤防工程管理设计11.1一般规定11.2观测设施11.3交通与通信设施11.4防汛抢险设施11.5生产管理与生产设施附录A堤基处理计算附录B设计潮位计算附录C波浪计算附录D堤岸防护计算附录E渗流计算附录F抗滑稳定计算21总则1.0.1我国洪、潮灾害十分严重，堤防是抵御洪、潮水危害的重要工程措施。
新中国成立以来，我国进行大规模的堤防建设，全国已建堤防总长20余万公里，在历次抗洪、潮灾害中发挥了巨大的作用。
随着社会经济的发展，新建、加固、扩建及改建堤防工程的任务将日益繁重，而堤防工程设计几十年来无标准可循，与大量的堤防建设需要极不适应。
由于缺乏反映堤防自身特点和要求的标准，堤防工程设计难以做到技术先进、经济合理、安全适用等要求。
因此，制定堤防工程设计的标准，是适应国家堤防建设的需要，也是使堤防工程建设走向科学化、规范化的轨道，不断提高堤防工程设计水平的必然要求。
关于印发《堤防工程勘察设计资格分级标准补充规定》和《水利水电施工企业承包堤防工程资质暂行规定》的通知
关于印发《堤防工程勘察设计资格分级标准补充规定》和《水利水电施工企业承包堤防工程资质等级暂行规定》的通知水建管[1998]541号堤防工程勘察设计资格分级标准补充规定一、根据《防洪标准》(GB50201-94)和《堤防工程设计规范》(GB50286-98)规定的堤防工程的级别，对已颁发的《水利水电行业工程勘察设计资格分级标准》(能源部、水利部基设〔1992〕2772号、建开〔1992〕5号)，就不同级别堤防工程的勘察设计资格明确如下： 勘察设计资格等级甲乙丙堤防工程级别12、34、5二、穿堤建筑物、构筑物的勘察设计单位资格应不低于所穿越堤防的勘察设计单位资格。
三、各项目法人(建设单位)在委托堤防工程的勘察设计任务时，应认真审核承担单位的水利行业勘察设计资格等级，不得降级委托。
持有水利行业勘察设计资格的各单位在承接勘察设计任务时，必须符合资格等级要求承接任务，不得超越资格等级超范围承接任务。
对个别堤段的技施设计需要降级委托勘察设计单位承担时，应报行业主管部门批准，并由符合资格等级的设计单位负责技术审核，审核单位承担相应技术责任。
四、各级审查部门在审查上述项目时，应先审核承担设计单位的勘察设计资格。
对不符合勘察设计资格等级要求的设计项目，一律不予审批。
水利水电施工企业承包堤防工程资质等级暂行规定第一条为确保堤防工程施工质量，根据《水利工程质量管理规定》(中华人民共和国水利部令第7号)和《建筑业企业资质管理规定》(中华人民共和国建设部令第48号)及《水利水电工程施工企业资质等级标准》(建建〔1995〕666号)，制定本规定。
第二条本规定适用于各种堤防的新建、续建、扩建和加固工程。
第三条本规定所称堤防工程是指江、河、湖、海各种堤防(以下简称堤防)的堤基、堤身和堤项等各种工程，以及各种涵、闸、泵站、桥梁等穿堤、跨堤建筑物。
第四条堤防工程等级按照《堤防工程设计规范》(GB50286-98)划分，各种穿堤、跨堤建筑物等级按照有关标准划分。
波浪要素及安全超高计算(堤防工程设计规范GB_50286-2013)
3.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5 护面类型
KΔ ----- 斜坡的糙率渗透性系数 Kp----- 爬高累积频率换算系数
β ----- 风向与坝轴法线夹角 tmin----- 风浪稳定时最小风时
计算公式区
0.45 gF 0.0018 0 .7 2 gH V gd 0 . 13 th 0 . 7 th 2 0 .7 V2 V gd 0 . 13 th 0 . 7 2 V 0 .5 gT gH 13 .9 2 3 .45 V V gt min gT 168 V V 1 当m 1.5 ~ 5.0时；
光滑不透水护面（沥青混凝 混凝土或混凝土板 草皮 砌石
hm L m 1 m2 2 当m 1.25时； R P K K W K P R 0 hm 3 当1.25 m 1.5时。
RP
K KW K P
2 d L th 2 L
e KV F cos 2 gd
2
gT 2
β (°) 0 15 20 30 40 50
滑不透水护面（沥青混凝土）
凝土或混凝土板
皮
石
填两层块石（不透水基础）
填两层块石（透水基础）
脚空心方块(安放一层)
0.55 0.4 0.38
60
0.76
脚锥体(安放二层)
工字块体(安放二层)
辅助计算区 假设 L 2.305 计算 L 1.139 ΔL 1.166
Kv值
辅助计算区
V/(gd)^0.5 3 3.049
0.43845
名词解释区 V------计算风速 H------平均波高 L------平均波长 Kw------经验系数 F-----风区长度 T-----平均波周期 e-----风雍水面度 m-----坡度系数 d-----水域平均水深 A-----安全超高 K-----综合摩阻系数 R0、Rp----波浪爬高
堤顶超高计算第二段
5.4 堤顶高程石川河阎良区段防洪工程防洪标准为50年一遇洪水，相应为2级堤防工程。
根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)要求，设计堤顶高程为设计洪水位加超高，超高为波浪爬高、风壅增高及安全加高三者之和。
（1）堤顶超高按下式计算：Y=R+e+A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,取0.8(m)。
波浪的平均波高和平均波周期采用莆田公式计算：平均波高： 平均波周期：T m =4.438h m 0.5 式中： h m —平均波高，m ； T m —平均周期，s ；V —计算风速，m/s ；石川河历年汛期最大风速平均值的1.5倍（24m/s ）；D —风区长度，165m ； H m —水域平均水深，3.3m ； g —重力加速度，取9.81m/s 2。
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=])(7.0[13.0)(0018.0])(7.0[13.07.0245.027.022V gH tg V gD th V gH th V gh m m m平均波长： L m =式中： L m —平均波长，m ； T m —平均波周期，s 。
（2）当m ＝1.5～5时，设计波浪爬高R p 按下式计算：式中：R P —累积频率为P 的波浪爬高(m)；K △—斜坡的糙率，草皮护坡取0.85；K V —经验系数，可根据风速V(m/s)、堤前水深d(m)、重力加速度g(m/s 2)组成的无维量gd V / 确定；K P —爬高累积频率换算系数，对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2％；m ＝ctga,根据边坡比m=3； h m —堤前波浪的平均波高(m)； L m —堤前波浪的波长(m)。
（3）设计风雍增水高度e 按下式计 算：式中：e —计算点的风壅水面高度(m)；K —综合摩阻系数，取K=3.6×10-6；V —设计风速，按计算波浪的风速确定，取24m/s ； F —由计算点逆风向量到对岸的距离，165(m)；)2(22mLH th m gT m ππmm P L h mK K K R 21+=P ∆νβ=cos 22gdFkV ed —水域的平均水深3.3(m)；β—风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，23o 。
洪水标准和安全超高-精选文档
◆
水电站厂房
SL 252-2000第3.3.3条规定：
平原区水电站厂房的洪水标准，应根据 其级别，按表3.3.1确定。
平原区水电站厂房的洪水标准应取与永久性挡 水建筑物洪水标准相同。
表格如下
◆
消能防冲设计
平原、滨海区水利水电工程的永久性泄
SL 252-2000第3.3.4条规定：
水建筑物消能防冲洪水标准，应根据泄水建
筑物的级别，分别按表3.3.1和表3.3.2确定。
平原、滨海区水利水电工程地质条件往往较差，消
能防冲工程一旦失事，会危及主要建筑物安全，故规定 其消能防冲洪水标准与主要建筑物洪水标准一致。
灌溉和治涝工程
SL 252-2000第3.4.1条规定：
灌溉和治涝工程永久性水工建筑物洪水 标准，应根据其级别，按表3.4.1确定。
，应根据其级别按表3.4.2确定。
〖检查要点和方法〗
(1) 供水工程包括向城镇及农村居民点、
工矿企业和部分农业灌区等供水的区域， 引水或跨流域调水工程的干渠及其与河流 的立交工程等。
(2) 位于山区、丘陵区的供水水源水库工
程的洪水标准，应按相应地区的水利水电 工程的标准确定。平原区供水工程洪水标 准按平原水闸洪水标准制定。
表格如下
表4.0.1
永久性挡水建筑物安全加高(m)
建筑物类型及运用情况 设 计 永久性挡水建筑物级别 1 1.5 0.7 1.0 0.7 0.5 2 1.0 0.5 0.7 0.5 0.4 3 0.7 0.4 0.5 0.4 0.3 4、5 0.5 0.3 0.3 0.3 0.2
土石坝 混凝土闸坝、 浆砌石闸坝
〖案例分析〗
(1) 天津永定新河河口防潮闸过闸流量4820m3/s，2 级建筑物，潮水标准应为重现期50—100年。根据 1905年至今潮位观测资料，100年潮位为3.39m， 但实测最高潮水位3.43m，高于100年潮位，防潮 闸实际挡潮高程按历史最高潮水位校核确定。 (2) 广卅珠江两岸，水位受海洋潮汐和江河洪水的 双重影响，故珠江堤岸堤顶高程，按200年洪(潮) 组合水位确定。
冲刷、波浪要素及安全超高计算
1.286883119
2.09629力加速度g
θ
9.81
行近流速U
4.82
54.00
行近水流水深H0
6.47
数据输入区域
k1
k3
0.88
(Um Uc)0.75 gHO
1.03
1.00
0.08
LD H0
1.12
公式 计 算 区
冲刷深度hs
23.78
冲刷深度hs
24.60
40。
1.50
1.75
粘性土当量粒径 （cm) 粘土及重念壤土 1 4
8 10
50。 2.00
6 圆砾 1.2
7 卵石 1.5
8 漂砾
2
粘土及重念壤土 1 4
8 10
轻粘壤土 0.5 2
8 10
黄土 0.5
2
3 6
60。 2.25
70。 2.50
80。 2.75
90。 3.00
冲刷深度计算表
守恒连续方程，公式如下：
v12 ) 2g
； ；
据断面数据，流量，逐 。 公式计算：
； 积，m2;
‰）。
糙率n 比降J
0.045 0.012
起始断面水位~流量关系表
0
0
0
刷深度计算)
计规范》（GB50286-2013）附录D.2.2平行于岸坡水流冲刷经验公式进行计算
1
)7
10 H
00605
d 0.72 50
河 段 的 平 均 局 部 水 头 损失 系 数 ；
L 上 下 游 相 邻 两 端 面 间 距。
已知下游初始断面的流量、水位，根据断面数据，流量 段向上游计算断面水位。
堤防工程设计规范[GB50286-98]条文说明
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堤防工程是防洪 防潮工程的重要设施 在河流 湖泊的综合规划或防洪专业规划中 为实 现防洪总体目标 作为防洪体系中的水库 堤防 滞洪区 分洪道等工程措施承担不同的任务 堤防 工程设计须按照规划确定的任务和要求进行 城市堤防是城市的基础设施 是城市总体规划的组成 部分 须按总体规划确定的任务和要求进行设计 同时 城市防洪工程又是河流 湖泊 海岸带综合 规划或防洪专业规划的组成部分 且是规划防洪的重点 因此 城市防洪工程应以上述两类规划作 为依据
堤防工程涉及国民经济多个部门和专业 主要涉及水利水电 城建 交通 铁道 地质等部门
堤防工程设计规范 条文说明
和有关专业 因此 本条作了除满足本规范规定外 还要符合国家现行有关标准的规定
堤防工程的级别及设计标准
堤防工程的防洪标准及级别
堤防工程是为了保护防护对象的防洪安全而修建的 其自身并无特殊的防洪要求 因此 堤防工程的防洪标准主要由防护对象的防洪要求而定 现行国家标准 防洪标准 中 防护对象的 防洪标准见表 如果一个防护区范围较大 当各类防护对象可以分别防护时 按各防护对象的重 要程度 由防护对象的防洪标准分别确定堤防工程的防洪标准 如果不能分别防护时 为了保证主 要防护对象的防洪安全 应按本规范规定选取各防护对象中标准较高的防洪标准 确定堤防工程的 防洪标准 堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定
运 输 设
江河港口
重要性 防洪标准 重现期 年
施
堤防工程设计规范
中华人民共和国国家标准堤防工程设计规范GB50286－98条文说明目次1总则2堤防工程的级别及设计标准2.1堤防工程的防洪标准及级别2.2安全加高值及稳定安全系数3基本资料3.1气象与水文3.2社会经济3.3工程地形3.4工程地质4堤线布置及堤型选择4.1堤线布置4.2河堤堤距的确定4.3堤型选择5堤基处理5.1一般规定5.2软弱堤基处理5.3透水堤基处理5.4多层堤基处理5.5岩石堤基的防渗处理6堤身设计6.1一般规定6.2筑堤材料与土堤填筑标准6.3堤顶高程6.4土堤堤顶结构6.5堤坡与戗台6.6护坡与坡面排水6.7防渗与排水设施6.8防洪墙7堤岸防护7.1一般规定7.2坡式护岸7.3坝式护岸7.4墙式护岸7.5其他防护型式8堤防稳定计算8.1渗流及渗透稳定计算8.2抗滑稳定计算8.3沉降计算9堤防与各类建筑物、构筑物的交叉、连接9.1一般规定9.2穿堤建筑物、构筑物9.3跨堤建筑物、构筑物10堤防工程的加固、改建与扩建10.1加固10.2改建10.3扩建11堤防工程管理设计11.1一般规定11.2观测设施11.3交通与通信设施11.4防汛抢险设施11.5生产管理与生产设施附录A堤基处理计算附录B设计潮位计算附录C波浪计算附录D堤岸防护计算附录E渗流计算附录F抗滑稳定计算21总则1.0.1我国洪、潮灾害十分严重，堤防是抵御洪、潮水危害的重要工程措施。
新中国成立以来，我国进行大规模的堤防建设，全国已建堤防总长20余万公里，在历次抗洪、潮灾害中发挥了巨大的作用。
随着社会经济的发展，新建、加固、扩建及改建堤防工程的任务将日益繁重，而堤防工程设计几十年来无标准可循，与大量的堤防建设需要极不适应。
由于缺乏反映堤防自身特点和要求的标准，堤防工程设计难以做到技术先进、经济合理、安全适用等要求。
因此，制定堤防工程设计的标准，是适应国家堤防建设的需要，也是使堤防工程建设走向科学化、规范化的轨道，不断提高堤防工程设计水平的必然要求。
堤防工程堤顶超高计算
1.25 Kv
2.3927 2.9436
1.25 1.5
H /d
Kp(2%) Kp(13%) K 1.54 0.85
m 1.1
1.5
13.566 3.213 1.23272 0.088 2.07
h 1 % h m
1Hale Waihona Puke 25~1.5 #N/A 1.25~1.5
h 1%
hz
5时的Rp插值计算区 允许越浪(13%) Rp(13%) 1.7801 2.1899 #N/A Rp计算结果 不允许 越浪(2%) 允许 越浪(13%) 风角β （度） 0 e 0.03716
平均波高 H 平均波周期 T
0.1952 0.13576874 0.529 0.4845 0.44125554 2.947985768
h
5 %
或 h h 2 % 1 0 %
h h p % 2% h h m m
h m H m
堤防工程的安全加高值hc表 当m=1.25~1.5时的Rp插值计算区 不允许越浪(2%) 允许越浪(13%) m Rp(2%) m 平均波长试算K6=L6 平均波长L 13.566
设计波浪的计算风速可采用历年汛期最大风速平均值的15倍根据堤防工程设计规范gb5028698附录c进行计算风区长度f计算风速v迎水面水深h水域平均深度d平均波高平均波周期2000225105019520135768740529048450441255542947985768072gdv07207gdthv??????htmrp2m12523927125平均波长lkvkp2kp13m1529436151356613566321312327200882071540851112515na12515堤防工程的安全加高值hc表当m12515时的rp插值计算允许越浪不允许越浪2平均波长试算k6l6vgdhdk?rp131780121899不允许越浪2允许越浪13风角度ena2220403316518942660003716rp计算结果值计算区越浪13
海堤设计波浪计算有关问题探讨
水利技术监督
2005 年第 3 期
（3）临海侧边坡坡度影响。经试验研究和比 较分析，常见的斜坡式海堤，越浪量一般比直立式 或陡墙式要大。而且斜坡式海堤临海侧边坡越缓， 一般其越浪量也越大。 （4）风的影响。向岸风将影响越浪量的大小。 其影响包括：形成风增水、增加爬高以及将浪花吹 向堤内。迄今为止这方面的研究成果还较少。 在物理模型试验中，把风加入到模型试验中的 相似率等问题很难解决，所以目前通用的方法还是 在模型试验中未考虑风的影响。一般来说，越浪量 较小时风引起的越浪量增加值显著，当越浪量较大 时，风的作用相对降低。 （5）其它因素。波浪的波长越大，越浪量越 大，当堤前水深较小时，其影响尤为显著。在堤前 种植防浪林、设置压载、潜堤或消浪块体等，可使 越浪量减少。 4.2.2 计算方法 越浪量通常以每延米海堤的每个波浪越过堤顶 3 的水量 Q（m /m）来表示，也可用单位时间的平均越 3 浪量 q（m /s·m）表示。对越浪量的研究国内外已经 有很多研究成果， 其主要是基于室内物理模型试验的 成果， 但由于影响越浪量的因素很多， 且试验的条件、 试验范围等因素的不同，试验成果之间差别比较大， 为研究成果的推广带来一定的难度。但综合比较之 下，目前取得共识的成果主要有以下几种。 （1）合田良实法。 合田通过对直立式海堤的规则波试验，得出了计算 越浪量的图表，其相应关系式为：
表2 几种常见护面结构型式海堤的允许越浪量
海堤型式和构造 允许越浪量 3 (m /s·m) ≤0.02 堤顶为混凝土或浆砌块石护面，内坡 ≤0.05 为生长良好的草地 有后坡 堤顶为混凝土或浆砌块石护面，内坡 （海堤） 为垫层完好的干砌块石护面 无后坡（护岸） 堤顶有铺砌 ≤0.09 滨海城市堤路 堤顶为钢筋混凝土路面，内坡为垫层 ≤0.09 结合海堤 完好的浆砌块石护面
波浪要素及安全超高计算(堤防工程设计规范GB_50286-2013)
V(m/s)F(m)d(m)m β(°)K ΔA(m)6200 2.20760.80.5H(m)T(s)t min (s)L(m)Kv Kp R 00.039
0.876
354.868
1.198
1.012
1.640
1.24
A B C 假设 L 计算 L ΔL V/(gd)^0.5
0.05897
0.18244
1.43295 1.198
1.198
0.000
11.2921.511.52K Δ-----斜坡的糙率渗透性系数β-----风向与坝轴法线夹角 2.5K p -----爬高累积频率换算系数
t min -----风浪稳定时最小风时33.545
光滑不透水护面（沥青混凝混凝土或混凝土板草皮砌石
抛填两层块石（不透水基础抛填两层块石（透水基础）
四脚空心方块(安放一层)四脚锥体(安放二层)扭工字块体(安放二层)
L------平均波长e-----风雍水面度K-----综合摩阻系数Kw------经验系数
m-----坡度系数
R0、Rp----波浪爬高
计算公式区
护面
KΔ）
V------计算风速F-----风区长度d-----水域平均水深H------平均波高T-----平均波周期A-----安全超高L 值 辅助计算区
Kv 值 辅助计算区
名词解释区
堤防高程计算 （莆田试验公式）
单变量求解
(体(值 公式）。
土石坝波浪雍高计算书
土石坝波浪雍高计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、基本设计资料1．依据规范及参考书目：《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）2．计算参数：建筑物位置类型：平原滨海地区建筑物等级：4级正常蓄水位时，迎水面前水深H ＝27.000 m设计洪水位时，迎水面前水深H d＝27.980 m校核洪水位时，迎水面前水深H c＝28.320 m正常蓄水位时，风区内水域平均水深H m＝27.000 m风区长度D ＝1000.000 m多年平均的最大风速v o＝10.000 m/s风速的测量高度H c＝10.000 m风向与坝轴线法向夹角β＝0.00 度糙率及渗透性系数K△＝1.000地震安全加高he ＝1.000 m迎水面坡度类型为：单一坡度，坡比m ＝1.250二、计算依据按莆田实验站公式计算出平均波高h m（m）、平均波周期T m（s）：g×h m/v o2＝0.13×tanh[0.7×(g×H m/v o2)0.7]×tanh{0.0018×(g×D/v o2)0.45/[0.13×tanh(0.7×(g×H m/v o2)0.7)]} T m＝4.438×h m2式中：h m——平均波高（m）；T m——平均波周期（s）；v o——计算风速（m/s）；D ——风区长度（m）；H m——水域平均水深（m）；g ——重力加速度，取9.81m/s2；平均波长与平均周期的关系：L m＝g×T m2/2/π×tanh（2πH/L m）三、设计洪水位加正常运用条件下的计算1．计算条件：建筑物等级为5级，设计洪水位条件下，安全超高A＝0.50 m5级建筑物正常运用条件下，计算风速W＝1.5×v o＝15.00 m/s风区内水域平均水深H m＝27.00＋27.98－27.00＝27.98 m2．计算坝顶超高：当风速测量高度hc＝10.00时，依据《碾压式土石坝设计规范》表A.1.1查得：风速高度修正系数Kz＝1.000，计算风速W＝1.000×15.00＝15.000 m/s 依据上述公式算得：平均波长L m＝6.890 m，平均波高h m＝0.225 m风壅水面高度可按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.10算得：e ＝K×W2×D/2/g/H m×cosβ式中：e ——计算点处的风壅水面高度，m；K ——综合摩阻系数，取3.6×10-6；β——计算风向与坝轴线法线的夹角，度。
海堤波浪要素及安全超高计算
海堤波浪要素及安全超高计算海堤是指建筑在海岸线上的一种结构工程，主要用于保护陆地免受海浪冲击。
对于海堤的设计和构建，需要考虑波浪的多个要素以及安全超高的计算。
1.波浪要素在设计海堤时，需要考虑以下几个重要的波浪要素：1.1引起海堤冲击的波浪高度（H）：波浪高度是指波浪顶部与静水面的垂直距离，通常采用H1/3、H1/10或H1/100来表示。
选择适当的波浪高度可以确保海堤能够抵御常见的波浪冲击作用。
1.2波浪周期（T）：波浪周期是指相邻波浪通过其中一点所需的时间，也叫波浪间隔。
不同的波浪周期对于海堤的冲击力有不同的影响。
1.3波浪方向（θ）：波浪方向是指波浪传播的方向，通常是以度数表示。
波浪方向的不同会导致不同的波浪冲击力，需要进行准确测量和分析。
1.4波浪频率（f）：波浪频率是指单位时间内波浪通过其中一点的次数，通常以波浪周期的倒数表示。
波浪频率越高，对海堤的冲击力就越大。
安全超高是指海堤的高度要超过理论波浪高度与预测洪水水位之和，以防止海水溢出堤体而对陆地造成伤害。
通常根据不同的海堤用途和地理条件，安全超高计算可分为以下几个步骤：2.1确定理论波浪高度：根据所在地域的波浪历史资料和波浪预报，通过数学模型计算得出预测的理论波浪高度。
2.2确定预测洪水水位：通过对该地区历史降雨和洪水资料的分析，结合水文数据模型，得出预测的洪水水位。
2.3确定安全超高：理论波浪高度与预测洪水水位之和即为安全超高。
根据该数值，设计海堤的高度应该超过此数值，以确保堤体的安全性。
3.其他考虑因素除了波浪要素和安全超高外，设计和构建海堤还需要考虑其他因素，如土质条件、地理特征、地震风险等。
这些因素将直接影响到海堤的稳定性和抗冲击能力。
综上所述，海堤设计和构建需要综合考虑波浪要素和安全超高计算，以确保海堤能够有效地抵御海浪冲击并保护陆地安全。
同时，还需要考虑其他因素的影响，确保海堤的稳定性和可靠性。
海堤的设计和施工需要专业的工程师和科学家共同合作，结合实际情况进行准确计算和方案制定。
堤防工程设计规范[GB50286-98]条文说明
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中华人民共和国国家标准堤防工程设计规范条文说明目次总则堤防工程的级别及设计标准堤防工程的防洪标准及级别安全加高值及稳定安全系数基本资料气象与水文社会经济工程地形工程地质堤线布置及堤型选择堤线布置河堤堤距的确定堤型选择堤基处理一般规定软弱堤基处理透水堤基处理多层堤基处理岩石堤基的防渗处理一般规定堤顶高程土堤堤顶结构堤坡与戗台防渗与排水设施一般规定坡式护岸墙式护岸其他防护型式渗流及渗透稳定计算抗滑稳定计算一般规定加固改建扩建堤防工程管理设计一般规定观测设施交通与通信设施防汛抢险设施生产管理与生产设施附录堤基处理计算附录设计潮位计算附录波浪计算附录堤岸防护计算附录渗流计算附录抗滑稳定计算十年来无标准可循是是城市总体规划的组成因此城市防洪工程应以上述两类规划作可对各阶段通用的地方为了保证基本资料完整和可靠性本条作了对地震烈度是因为其度及其以上地震烈度的机率更电站或重要的城市工业设施的堤防工程的防洪标准及级别堤防工程是为了保护防护对象的防洪安全而修建的防洪标准见表如果一个防护区范围较大当各类防护对象可以分别防护时按各防护对象的重要程度表防护对象的等别和防洪标准本规范中堤防工程的级别为区别不同水体洪水对防护对表我国堤防工程大部分是土堤或土石混合堤堤防工程安全加高值及稳定安全系数磨损和风雨侵蚀等表既使表特别重要的堤防工程和粘表在过去十几年部分堤防工程设计采用的抗滑稳定安全系数列如表表部分堤防工程设计采用的抗滑稳定安全系数施工质量又不易控制考虑堤防工程的这些特点堤防工程正常运用条件即为设计条件在软弱堤基上修筑土堤则设计的堤防断面比较表基本资料气象与水文例如多泥沙河流需要提供泥沙及河床淤积天数及降雨强度资料社会经济本条规定了对堤防工程区应具有的社会经济资料工程地形地形图的比例尺或地形图进行工作带状地形图的宽度需满足初有时还有测量以原则上一个纵断面图尽可能布置在一幅图纸上本纵断面图的绘制一般可利用横断面图资料点绘但当两横断面之间有沟汊或堤埂等特殊地工程地质料项目内容覆盖面比较全面堤线布置及堤型选择堤线布置河堤堤距的确定假定若干个堤距根据堤线选择的原则由于种种历史原因多数河道的堤距偏窄因此本条规定堤型选择有些情况下目前我国多数堤防采用均同一条堤线中根据各堤段具体情况部易于出现质量问题堤基处理一般规定据调查了解各省新建堤防的沉降量多数超过匀沉降量应不影响堤防的安全运用软弱地基处理软弱堤基采用铺垫透水垫层的很多水井和控制填土加荷速率等是我国海堤和土石坝软基处理的常用方法单独使用一种措施的如排水垫层采用综合措施的如杜湖水库高软土层下有承压水时如排水所以应避免排水井穿黑龙江省国营农场总局曾在泥炭层地基上修筑土坝已运用年分散性粘土在我国多有发现黑龙美国陆军工程师团透水堤基处理长江无为大堤中的惠生堤是用长度为黑龙江省齐齐哈尔等城市堤防中的砂基砂堤有用复合土工膜或编织涂膜土工布防渗的山东黄河河务局年在年代以来哈尔滨市年在松花江大堤上用高压墙厚大于射水法和黄河下游等堤防加固中得到较广泛应用江苏省水利勘测设计院年月在淮河骆马湖南堤加用射水法墙厚固化灰浆防渗墙国内有试验研究资料多层堤基处理有各种处理措施透水层厚多层地基处理在水库土坝实例较多如河南白龟山水库和河北黄壁庄水库土坝采用盖重和减压井综合处理措施岩石堤基的防渗处理本条规定应在防渗体下采用砂浆或混凝土封一般规定所以结构应尽量相近的堤防设计经验拟出若干个标准断面筑堤材料与土堤填筑标准堤防工程大部分为土堤少部分为土石复合堤要是土料根据资料分析当填筑土含水量与最优含水量的差值在规定含水率与最优含水率差值不宜超过如用本条所列土料筑堤生严重变形和失稳填筑质量的主要标粘性土堤筑设计压实度定义为式中无粘性土填筑设计压实相对密度定义为式中对级坝应不低于级坝应不低于该规范对无粘性土的相对密实度要求不低于在我国级堤防不应不于级和超过级堤防不应小于级及级以下堤防不应小于对无粘性土筑堤的相对密实度规定为级和高度超过级堤防不应小于级及级以下堤防不应小于堤顶高程堤的走向变化复杂级堤防为大江大河大湖干流堤防或重要支流堤我国部分堤防超高见表往往对两和风浪资料沉降量包括堤身沉降和堤基沉降一般压实较好的堤防根据经验沉降量可为堤高的这些条件下的堤防和堤基要求按本规范第表我国部分流域堤防超高值表土堤堤顶结构级堤防规定顶宽不宜小于级堤防不应小于况都不相同是指不能满足按第条规定要求临水侧上堤坡道要尽量避免行洪堤坡与戗台其稳定安全坡度约为级土堤大多为江河干流和表表海堤临水侧设计坡度堤防是否设戗台我国堤防考虑管理和防汛需要较高的土堤通常在背坡堤顶增强堤身的稳平台消浪平台是集中消能的部位根据经验特别是平台前沿转角处要注意加固护坡与坡面排水背水坡主要防雨水冲级以下风浪和流速对高度低于级堤防或所以海堤一般都设有较坚固的上游护坡和防根据当地重要的工程要进行试验确防渗与排水设施堤身防渗和排水设施与堤基防渗与排水设施统筹布设共同组成完整的防渗体系以确保安如采用时需参照有关规范进行设为保证土工膜和工土织防洪墙采用防洪墙挡洪往往是经济合止水材料需根据墙的等级进行选堤岸防护一般规定保堤必须固岸堤岸防护包括堤脚和近堤岸滩两类情况一类在堤外无滩或滩极窄要依附堤身和堤基修建护坡及护脚的防护工程已建的堤防工程堤岸防护工程设计应符合防洪规划及整治工程规划的要求则不修丁坝堤在经常不靠水或靠防护工程按型式一般分为以下四类坡式护岸也称为平顺护岸用抗冲材料直接铺敷在岸坡及堤脚一定范围形成连续的覆盖式护岸我国长江中下游水深流急坝式护岸我国黄河下游因泥沙淤积河床宽浅因此墙式护岸顺堤岸设置又有时限性堤岸防护工程范围包括两个方面一是沿堤岸线的防护长度二是从防护工程断面本条提出了有关的技是防护工程的根基为防止水流淘刷向深层发展造成工程破坏应考虑在抛石外缘加抛防冲和对于大的险情往往难以预测坡式护岸坡式护岸的上部护坡与土堤护坡部分的结构型式和要求基本相同下部护脚的结构型式和土工织物模袋可以代替混凝土模板主要用于护岸护脚岸坡为的水流作湖南洞庭湖堤岸情况也表明块石护坡的稳定边坡约为在岸坡缓于柴枕和柴排是传统的护岸型式柴排的排防淤堵作用要求土工织物孔径满足土工织物孔径中小于该孔径保证率为的孔径值等处使用本条要求主要是根据长江中下游护速大于铰链式混凝土板土工织物排是一种新型沉排由铺敷于岸床的土工织物及上压的铰接排端铺在多年平均最低枯水位处岸坡一般缓于美国密西西比河早在块长年长江武汉河段天兴洲护岸采用了铰接混凝土板聚脂纤维布沉排混凝土板尺寸为此问题在设计中坝式护岸河流的治导线是确定堤岸防护工程位置的依据黄河下游总结了流丁坝的布置是关系整体布局的问题本条吸收了国内外丁坝修建经验丁坝长度决定于岸边至治导线的距离一般坝长不宜大于作为丁坝生根的场所一般水流具体可通过公式计算黄河下游丁坝间距一般采用坝长的倍我国海堤前的造滩丁坝一般采用长的美国密西西比河为倍欧洲一些河流为非淹没不透水丁坝一般采用下流方向夹角一般为强潮土心丁坝在土体外的护砌部分一般采用护坡式土心丁坝的坝顶宽度除满足结构和稳定要求外还应满足运用要求如防汛抢险交通及堆放料刷深度大过去河工采用柴排较多近组成排体或由土工织物枕及枕垫组成排体这类新型结构沉排较为简单不透水丁坝尤其是较长的丁坝及淹没丁坝坝面应设向河心倾斜的纵坡以便坝顶在淹没纵坡采用墙式护岸墙基嵌入堤岸坡脚一定护岸的整体稳定安全其他防护型式护岸桩在以往传统工程中用得较多目前逐渐为板桩或地下连续墙等所替代沿海地区桩坝促淤保滩试验工程较多黄河下游花园口险工采用了大直径透水一般适用于在水深小于的卵程度等都大不一样年南京水科院对洪泽湖大堤防浪林台模型试左右的灌木林株距呈三角形堤防稳定计算渗流及渗透稳定计算水时间短抗滑稳定计算现将部分堤防加固设计中实际选取的计算断面数列如表表我国部分堤防设计采用计算断面数量统计设计中堤线长为设计中选取了个非常情有的中小河流洪水涨落快堤身高水位一般挡水时间较短背水堤坡是最危险的对临水堤坡的稳定而言最危险的运用条件是高水位历时很长后水位迅速下降这种情况时有发生随着时土堤抗滑稳定计算方法工程实践认为圆弧滑动法计算的成果基本能反映实际情况据调查了用总应力法计算堤坡稳定的关键是正确选择最能反映现场条件的试验方法可采用根据调查资料结合其他水工建筑物实际运行情况本条规定控制防洪墙基底最大压应力当堤身填土施工质量能达到设计要求一般规定各类加热有过鱼要求的堤防水闸应采取措施使其安全可施工质量难以保在运为减少下闸关门次数闸底板高程应尽量水期临时放下叠梁洪安全不利在有条件的地方可采用整体整体平板钢闸门可随水位涨落而升降运如果净空高度不能满足要求上堤禽畜坡加固设计部门应根据安全鉴定的基本评价和加固建议进一步广泛搜集资充填式灌浆在全国各地各类堤一般均可充填有针对性地进行布孔充填灌浆根据山东等地在堤坝进行劈裂灌浆的检测表明年或更长施工期吹填体易产生滑动失稳运用中表层土体干缩裂缝试验研金属材料的井管由于本身的腐蚀加速了淤堵过程需采用耐腐蚀和防止化学淤堵的井管盖重宽长江荆江大堤控制宽度为险情的长江安徽同马大堤盖重宽度为江西赣江赣东大堤堤后盖重宽度为黄河下游堤防吹填固堤宽度险工堤段为城市防洪墙的加固术经济比较防洪墙的加固并在加固设计中对新旧墙体的结合面要进行处理采取可靠的锚固连接措变形缝止水破坏的要修复堤岸防护工程由于水流逼岸或强风浪淘刷需对护脚工程及改建堤线扩建通常在下列情况下需要进行堤的扩建堤防等级原堤不能满足既定的防洪标准以及渗透稳定要求土堤常用的扩建方式主要有以下两种填土加高可采用背水侧为经济合理字型墙适用于墙高不大时墙的下部嵌入堤身靠基底两侧上部填土压在新的设计条件下进行加高时首先要对其进行稳定和强度验算不足方面在堤与各类防洪墙加高时做好新旧断面的牢固结合以及堤与穿堤建筑物的连接处理十堤防工程管理设计一般规定堤防工程设计应包括与工程规模相适应的管理机构和设置能满足现代化管理需才能保证管理工作正常运堤防工程管理机构的设置与管理体制有紧密联系全国各地的堤防工程是分别按不同情管理设施设计在上级主管部门明确了管理体堤防工程的特点和保护范围观测设施一旦发现有不正常现象可据以及时分析原因提堤段的堤身与堤基存在隐患定观测项目观测设施布置在堤防沿线全是露天或在水中对大交通与通信设施交通设施设计时多数堤防工程与公路干线有一段距离黄河大堤在一个县局管理范围内一般有条专用道路据反映还首先要求能通载重汽车在下暴雨等恶劣天气条件下在汛期紧急抢险时堤防工程管理的交通设施必须保持良好状况防汛专用堤防管理单位应建设为工纳入流域或地区统一的通信网规划设计中统一管理以生产管理与生活设施资以及许多土石料等各重要堤防工程均建有防汛屋表部分工程防汛屋情况表软弱地基处理并有利于孔隙水应力的消土工织物垫层对堤身稳定能提供根据有关文献报导稳定安全系数一般仅能提高其计算方法如下荷兰计算模型见图瑞典计算模型假设土工布产生的拉力按原铺设方向不变由于土工布拉力的存在产生两个稳定力矩见图计算公式为式中一般取内摩擦角和凝聚力宽度土工布抗拉力关于的取值一般多只能达到时所提供的抗拉力作为塑料排水板的换算公式中的换算系数值可取数即宽度目前采用较多的是历史最高潮位或通过频率分析确但各地的历史频率分析确定设计潮位的方法年潮位资料与采用年以上长系列资料的计算结果重现期年的高潮位值相差在型分布或型适线较好但对河口站潮位资料的由于我国幅员辽阔影响沿海潮汐的因素复杂各地潮汐情况差也可以采用适合当地情况条文中给出频率分析方法和相应公式极值型分布的频率表因篇幅过多未予列入可在一般水文手册中查度比实测潮位资料大应慎重对待对缺乏长期潮位资料的情况如果邻近地点有长期潮汐资料对风暴潮影响严重地区的附录波浪计算波浪要素确定风速取值标准高度为水面上年代以后国内气象站普遍采用自记风速仪一般为自记计算结果差别不大近年来个沿海岸站和确定稳可确定风浪达到稳定状态所需的风时本规范采用了格鲁霍夫斯基式中附录表当本规范只采用累积频率波高计特征值即部分大波均值对不规则波周期附录表系列最短年限取为型分布等参考浙江省的经验对开敞水域情况对有限水域可利用波要素公式此时需风壅水面高度计算在确定内陆水域堤防高程时表表综合摩阻系数比较波浪爬高计算在在范围表中的值是根据国内外现有规范给出的在南复式斜坡堤防的波浪爬高计算本附录并有一些现场资料及不规则波试验资料验证计算比较因此须对正向附录表近年来国外修正系数附录堤岸防护计算稳定计算坡式护岸的稳定应考虑护坡连同地基的整体滑动稳定及护坡体内部的稳定等两类稳定进一般的护坡基础较浅图沿土体的极限平衡问题其平衡方程为土体的稳定安全系数为上式中见图可由土体的极限平衡方程求出同样由的极限平衡方程求出式中计算时可以通过先假定具体计算应按本规范附录重力式护岸按挡土墙进行稳定性计算具体计算问题作了处理况沿垂向采取分段计算土压力堤岸防护冲刷计算各有侧重各公式计护坡护脚计算向金方法在港口规范在时砌方石的砌块石系数相差关于波高累积频率选用深关于人工块体和经过分选块石的抛石护坡计算本条规定公式仅适用于均质土堤护坡的情况还考虑了附录渗流计算年月式中的系数的有限方法电算程序的电算成果核算年公式是递推公式可用来计算不等厚渗流计算的有限方法电算程序年附录抗滑稳定计算而且在确定强度指标。
防洪堤计算(含波浪、冲刷、护坡计算)
参考规范：《堤防工程设计规范GB50286-98》
计算风速V m/s
15风区长度F m 500水域平均水深d
m 4.5平均波高H m #NAME?平均波周期T
s #NAME?风浪达到稳定的最小风时tmin
s
#NAME?H/d #NAME?Hp/H
1.82不同频率波高Hp
m #NAME?假设波长L m 4.9762889计算波长m #NAME?平均波长
m
4.976综合摩阻系数K
0.0000036
风向与堤轴线法向量夹角β
°0夹角弧度θ0风浪壅高e
m
0.005越浪选择允许断面型式复合坡率上坡率m1 2.00下坡率m2 2.00洪水位m 334.00平台高程m 332.00平台水深dw m 2.000平台宽度B m
2.0复合坡率me
-2.68K Δ
0.9V/(gd)^0.5
2.26Kv #NAME?Kp
#NAME?斜坡坡率m
2.0R0
m #NAME?波浪爬高R1m #NAME?波浪爬高R2m #NAME?波浪爬高R3m #NAME?波浪爬高Rp
m #NAME?K β
1波浪爬高R13%
m
#NAME?
堤防计算
提防级别4
安全加高A m0.3
堤顶超高Y m#NAME?
=======================================================
#NAME?
允许单一坡率
不允许复合坡率
12345
10.80.70.60.5
0.50.40.40.30.3。
堤防安全加高
2、《堤防工程技术规范》（SL51——93）该规范由水利部于1993年4月10日发布.《堤防工程技术规范》（SL51—-93)对城市的堤防级别、防洪标准及安全加高的规定见表2。
该规范的5.1。
4、5。
1。
5条对堤顶和防浪墙顶高高程作出了如下规定:“5.1。
4堤顶和防浪墙顶标高按下式确定Z=Z P+h e+Δ= Z P+ΔH式中Z—-堤顶或防浪墙顶标高(m)；Z P——设计洪（潮）水位(m）;h e—-波浪爬高（m)；Δ——安全超高（m)；ΔH——设计洪（潮）水位以上超高（m)。
”“5.1.5当堤顶设置防浪墙时，堤顶标高应不低于设计洪(潮)水位加0。
5m。
"经比较上述各项规范,可以看出：《堤防工程设计规范》、《堤防工程技术规范》和《城市防洪工程设计规范》主要区别在于：（1)《堤防工程设计规范》分别规定了不允许越浪和允许越浪堤防的安全加高值.允许越浪堤防的安全加高值可适当降低；(2）《堤防工程设计规范》特别规定了1、2级堤防堤顶超高不应小于2.0m.以上规程规范中，由于《防洪标准》和《堤防工程设计规范》属国家标准,发布时间又相对较晚。
因此，城市防洪堤工程的规划设计建议按这两个规范的规定执行。
各项规范分别有安全超高或安全加高的不同说法，建议统一采用“安全加高”。
三、*＊省部分城市堤防工程情况调查从调查资料看，所调查的城市基本为中等城市,防洪标准除＊＊市为100年一遇外，其它均为50年一遇。
但堤防工程级别差别很大,如:＊*和＊＊为2级堤防，*＊为4级堤防，其它城市为3级堤防；堤防超高的差别也较大,最高的达2。
0m（＊＊），最低的仅为0.2m （＊＊）.存在同一种标准，不同级别；同一级别，不同安全加高，甚至高一级别堤防安全加高低于低一级别堤防安全加高的现象,没有统一的说法和合理的确定方法。
这对规划、设计和审查带来了不必要的麻烦。
表中出现的情况，据分析，其主要原因:一是各设计单位所选用的规范不一致;二是对规范中规定的上下限取法不一；三是对城市所处的地理位置因素考虑不一。
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光滑不透水护面 混凝土或混凝土板 草皮 砌石 抛填两层块石 抛填两层块石
1+ m2 2 当m ≤ 1.25时；
RP =
K ∆ KW K P
hm L m
2π d L = × th 2π L gT 2
e= KV F cos β 2 gd
2
R P = K ∆ K W K P R 0 hm 3 当1.25 < m < 1.5时。
值
辅助计算区 Kv 1.22 1.249 1.25 1.00 1.02 1.08 1.16 1.22 1.25 1.28 1.30 护面类型
R0 值 m 1 2.500 1.25 0 0.5 1 1.25 m 1.25 2.500 1.50
辅助计算区 R0 2.2 4 2.5 1.24 1.45 2.20 2.50 Rp 0.412 0.887 0.507 KΔ
辅助计算区 Kβ 1.00 1 0.96 0.92 0.87 0.82
β(°) 0 15 20 30 40 50
滑不透水护面（沥青混凝土）
凝土或混凝土板
填两层块石（不透水基础）
填两层) 安放二层)
0.55 0.4 0.38
60
0.76
3.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5
KΔ----- 斜坡的糙率渗透性系数 Kp----- 爬高累积频率换算系数
β----- 风向与坝轴法线夹角 tmin----- 风浪稳定时最小风时
计算公式区
0.45 0.0018 × gF 2 0 .7 gH gd V = 0.13 × th 0.7 × 2 × th 2 0 .7 V V gd 0.13 × th 0.7 × V 2 0 .5 gT gH = 13 .9 × 2 3 .45 V V gt min gT = 168 × V V 1 当m = 1.5 ~ 5.0时；
按莆田试验公式) 堤防高程计算 (按莆田试验公式) V(m/s) 18.9 H(m) 0.075 F(m) 50 T(s) 1.215 d(m) 3 tmin(s) 65.971 m 2.5 L(m) 2.305 β(°) 0 Kv 1.249 KΔ 0.85 Kp 2.070 A(m) 0.5 R0 0.00
可由 m = 1.25和m = 1.5的计算值按内插法确定
1 当m = 1.5 ~ 5.0时； 1+ m2 2 当m ≤ 1.25时； RP = K ∆ KW K P hm L m
KV 2 F cos β e= 2 gd
R P = K ∆ K W K P R 0 hm 3 当1.25 < m < 1.5时。
四脚空心方块 四脚锥体(安放二层 扭工字块体(安放二层
可由 m = 1.25和m = 1.5的计算值按内插法确定
单元格颜色说明 设计水位(m) 45.46 Rp 0.339 超高Y 超高Y(m) 0.840 K 3.60E-06 堤顶高程( 堤顶高程(m) 46.300 e(m) 0.001 数据输入单元格 单变量求解单元格 公式计算单元格 参考公式及数据单元格
L值 A 0.01578 B 0.13081 C
辅助计算区 假设 L 2.305 计算 L 2.305 ΔL 0.000
Kv值
辅助计算区
V/(gd)^0.5 3 3.484
0.63084
名词解释区 V------计算风速 H------平均波高 L------平均波长 Kw------经验系数 F-----风区长度 T-----平均波周期 e-----风雍水面度 m-----坡度系数 d-----水域平均水深 A-----安全超高 K-----综合摩阻系数 R0、Rp----波浪爬高
1 0.9 0.85~0.90 0.75~0.80 0.60~0.65 0.50~0.55
Kp值 H/d P(%) 2 0.1 1 2 3 4 5 10 13 Kβ 值 2.07 2.66 2.23 2.07 1.97 1.90 1.84 1.64 1.54 < 0.1
辅助计算区 0.1~0.3 Kp=Rp/R 1.94 2.44 2.08 1.94 1.86 1.80 1.75 1.57 1.48 1.76 2.13 1.86 1.76 1.70 1.65 1.61 1.48 1.40 > 0.3