堤防安全加高
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堤防超高1.4m。而****市属平原河河网地区,河网设计洪水位仅高出城市地面高程0.3m,堤防高度仅0.5m,堤防超高0.2m;****市设计洪水位高出地面高程0~0.5m,堤防高度1.0m,堤防超高0.5~1.0m。
(2)堤防超高与堤防断面尺寸大小有关。堤防断面尺寸大的堤防安全超高相对较小,如****堤防高度达5~6m,洪水位高出地面高程4~5m,但其堤防采用路堤结合的断面型式,一般堤顶宽度都在7m以上,因此堤防超高为1.1m,比****等城市低。
(3)堤防超高与洪水位变幅有关。如****市因处平原河网地区,河网最高洪水位100年一遇为5.29m,50年一遇为5.16m,两者相差仅0.13m,变幅较小,因此其堤防超高较小。
(4)堤防超高与近远期工程结合程度有关。如****市城市防洪规划近期堤防工程达20年一遇防洪标准,远期通过上游兴建流域性防洪控制工程(水库),下游河道疏浚等工程措施达到50年一遇防洪标准,其堤顶高程依据下列三种情况的大者选定:
1、规划近期20年一遇洪水位+1m超高;
2、规划远期50年一遇洪水位+0.7m安全超高;
3、规划百年一遇洪水位。
这样选取,既保障了该城市一定标准的防洪安全,又考虑了城市所处的特殊位置适当降低了堤防高度。
三、关于城市堤防堤顶超高的建议
(一)堤防工程级别
按国家有关规定、省政府意见并参考水利部规划总院、中国国际咨询公司在评估和审查****江干堤加固工程项目时的意见,建议省内的县级城市防洪标准一般采用50年一遇,地市级城市防洪标准一般采用100年一遇。建议****省的一般县城以上城市(除****、****外)防洪堤工程定为3级建筑物。
(二)堤顶超高
堤顶超高由风浪爬高、风壅水面高度及安全加高值三者组成(见图)。
城市堤防堤顶超高Y的计算应按《堤防工程设计规范》第6.3.1条执行,即堤顶超高应按下式计算
Y=R+e+A
式中Y——堤顶超高(m)
R——设计波浪爬高(m)
e——设计风壅水面高(m)
A——安全加高(m)
(三)安全加高
《堤防工程设计规范》条文说明第2.2.1条对安全加高值有如下说明:
“2.2.1在堤防工程设计中,由于水文观测资料系列的局限性、河流冲淤变化、主流位置改变、堤顶磨损和风雨侵蚀等,设计堤顶高程需有一定的安全加高值。……考虑到堤防高度较土坝低,加上堤防加高一般比水利枢纽或土坝容易,本规范采用比土坝低一级的数值(安全加高)……”
《城市防洪工程设计规范》条文说明的第2.3.1条对堤防安全超高说明如下:
“2.3.1防洪建筑物的安全超高是指防洪建筑物挡水部分的顶标高高出设计水位加上
风浪爬高后的富余高度,安全超高是考虑由于洪水位计算中可能存在的误差;泥沙淤积造成水位的暂时抬高;以及其它因素可能出现的水位抬高。总之是为了避免各种不利因素对防洪安全的影响,而采取的一种措施……”
“防洪建筑物的安全超高应较不允许过水的土坝、堆石坝为小,因其事故后的危害也较水库大坝事故造成的危害小……”
从这两个规范的条文说明可知,堤防安全加高主要是由于一些不能考虑的因素引起水
位抬高或计算误差引起水位的抬高所留的安全余度,总之是由水位不能精确计算所致。而且安全加高的规定参考了土坝设计规范的土坝安全超高值,认为堤防高度比土坝低,失事后造成的危害比土坝小,因此取比土坝低的安全加高值。
根据以上分析及***省部分城市防洪堤设计的堤防超高调查分析可得出如下结论:
1、堤防安全加高值与堤防失事后的危害程度有关。堤防越高,失事后的危害越大,
堤防的安全加高宜取大值;堤防越低、失事后的危害较小,堤防的安全加高可适当降低。如平原河网堤防,设计洪水位高出地面有限,堤防安全加高可取小一些。
2、堤防安全加高与堤防断面结构的安全度有关。若堤防高度较高,而堤身较单薄的
土堤,洪水位一旦超过堤顶高程,堤防即会因漫顶溃决,则堤防的安全加高值应取大值;若堤防堤顶宽度较大(如堤路结合堤防),或堤后地面(路面)高程较高或堤防背水坡较缓,即使洪水位超过堤顶也不会造成堤防溃决,则堤防安全加高值可适当减小。
3、堤防的安全加高值与设计洪水位的精度有关,一般相邻两个级别防洪标准所计算
的洪水位差值大,洪水位的绝对计算误差一般较大,堤防的安全加高应取大值;而一些平原城市堤防的设计洪水位与高一级标准洪水位相差不多,则洪水位的计算绝对误差一般不会很大,因此安全加高值可适当降低。
根据以上分析结论,结合有关的堤防设计规范,建议我省城市堤防安全加高值2级堤防按表6选用,三级堤防按表7选用。
Z0.5%-Z1%
表6 城市堤防安全加高建议值单位:m
Z1%-Z2%
表7 城市堤防安全加高建议值单位:m
(四)堤防安全加高值选用的几点说明
1、对于一些特别宽的堤防、堤路结合防洪堤,其路面宽不小于10m的,或堤防背水坡缓于1:5的防洪堤,由于堤防断面较大,不易溃决失事,其堤防安全加高值可取低一些,建议取用低一档Δh的安全加高值。如堤后有宽度大于10m,高出地面的道路,在计算Δh
时,堤后地面工程可取道路路面高程。
2、表6、表7适用于堤防设计水位由洪水控制的城市堤防,对于设计水位由潮位控制的海塘,建议按《海塘技术规范》取用。
3、对于平原圩区地区,建议城市防洪堤的安全加高值比农村圩堤高0.3m以上。
4、表6、表7的安全加高值A为不允许越浪的堤防工程的安全加高值。《堤防工程设计规范》规定允许越浪的三级堤防工程安全加高值比不允许越浪堤防安全加高值低
0.3m。由于****省的一般城市防洪堤波浪爬高值较小,若按规范执行,安全加高值偏小。因此,建议对于允许越浪的城市防洪堤安全加高A仍按表6、表7选用,而堤顶超高Y允
按下式计算:
Y允=R′+e+A
式中当R≤0.3m时,R′=0
当R>0.3m时,R′=R-0.3
即当波浪爬高R≤0.3m时,允许越浪堤防堤顶超高不计波浪爬高;当波浪爬高R>0.3m时,计算允许越浪堤防的堤顶超高时,波浪爬高R′按计算的波浪爬高R减0.3m考虑。
(五)关于对波浪爬高和风壅水面高计算建议意见
波浪爬高和风壅高度值的大小也直接关系到堤防超高值的大小。因此,在城市防洪堤
设计中对这两项值的选取也应引起重视。由于城市所处的特殊位置,波浪爬高和风壅高度值的计算有一定的不准确性。为此,提出建议意见如下:
1、计算一般采用《堤防工程设计规范》的附录C“波浪计算”规定的堤防波浪计算的方法和公式。