3第三章 堤防基本知识

第三章堤防工程基本知识堤防是修建于江河、湖泊、海洋岸边以及水库、蓄滞洪区周边的挡水建筑物，随着使用位置及作用的不同、而划分为不同的种类，并根据其工作条件的不同需采取相应的防护措施；本章重点介绍堤防的种类、作用、各部位名称以及堤防的护岸工程。

第一节堤防种类、作用及各部位名称一、堤防的种类堤防工程有不同的分类方法，主要是按其修建位置、作用和修建材料的不同而划分的。

（一）按位置和作用分类堤防是水利工程的重要组成部分，按其所在的位置和作用不同，通常分为防洪堤、海塘堤、渠堤。

1、防洪堤防洪堤又分为江河堤、湖堤、库区堤、及蓄滞洪区围堤等，它们是沿江河、湖泊、库区、蓄滞洪区的岸边或周边修建的，其主要作用是：用于束范、输送洪水，防止洪水漫溢成灾；减少挡水或蓄滞洪区域的淹没范围。

2、海塘堤海塘堤修建在海边，用以防御涨潮和风浪潮引起的危害，又称为海堤或防潮、防浪堤。

海堤分为土海堤和护坡（直立式、斜墙式、混合式）海堤两大类。

3、渠堤渠堤修建在渠道两侧，用于输送引水或排水。

（二）按建筑材料分类依据修建堤防的建筑材料不同，堤防可分为土堤、土石混合堤、石堤（砌石挡土墙）、钢筋混凝土堤等。

其中，土堤最为常见，在缺乏土料的山区也常采用土石混合堤。

二、堤防的作用随着使用位置的不同，堤防的具体作用不同：（一）江河堤在洪水位高于当地地面高程的江河岸边，顺水流方向修建的挡水建筑物，称为江河堤防，简称江河堤；江河堤一般为土堤或土石混合堤，也有的采用砌石或混凝土防浪墙；江河堤的主要作用有：约束江河水，束范洪水，防止洪水漫溢造成灾害。

（二）湖堤在湖泊周围修建围堤，用以控制湖水水面，限制淹没范围，减少淹没面积，也可以通过修建围堤而抬高湖泊的蓄水水位，增加湖泊蓄水调洪能力，减轻江河防洪负担。

（三）海堤沿海滩或海岸修建堤防（防浪墙），用以阻挡涨潮和风暴潮对沿海低洼地区的侵袭，确保防风浪潮安全，也能增加陆地面积、防止附近土地盐碱化。

（四）围堤借助于修建于蓄滞洪区周围的堤防，可以抬高蓄洪水位，形成较大的蓄滞洪库容，以适应临时滞蓄超标准洪水的需要、并确保蓄滞洪区周遍地区的安全。

（五）库区堤在水库回水区外沿修建堤防后，可以控制水库蓄水时的回水范围，减少淹没面积，降低淹没损失；通过修建库区围堤，可以在水库挡水大坝设计挡水能力范围内，抬高水库的蓄水水位，增加水库的蓄水量，以充分发挥水库的工程效能。

此前，曾有不少的水库，就是因为受回水影响的限制而不能按设计蓄水位运行，只能采用低水位运行，制约了工程和投资效益的发挥。

（六）渠堤通过修建在渠道两侧的堤防（渠堤），可以实行高水位输水，增大输水能力，从而扩大送水范围，并减少沟渠占地面积。

保护地：也称护堤地（或柳荫地），是为保护堤防完整与安全而在堤脚以外确定的一定管理范围，也分临水（河）护堤地与背水（河）护堤地，临水（河）护堤地内种植防浪林，背水（河）护枢纽工程，按其规模、效益及在国民经济中的重要性分等，共分为五等；枢纽中的不同建筑物，按枢纽的等别、建筑物在枢纽中的作用和重要性、进行分级，共分为五级。

这种等级关系参见表3—1筑材料、结构尺寸、设备配置等方面的选择，与工程和建筑物的等级有关。

根据保护对象的重要性、洪水灾害的严重性、以及国民经济发展水平等条件，水利电力部曾颁布试行等级划分指标及防洪标准有关规定，摘录于表3—2、3—3、3--4注①总库容指校核洪水位以下的静库容②面积为设计面积分见表3—51、设计洪水及设计洪水位确定洪水标准后，再确定对应洪水标准（频率或重现期）的设计洪水，并推算沿河道各控制站的洪水位，作为规划设计的依据。

确定设计洪水有多种方法，一是采用实际洪水法，即以过去曾经发生的某典型洪水作为设计洪水，设计洪水位要根据河道已发生的演变状况（特别是冲、淤变化）和将来可能的演变趋势进行分析、推算确定；二是频率计算法，根据实际发生的洪水资料，进行频率计算，选择某一频率（洪水标准）的洪水作为设计洪水；三是以实际洪水位、将其酌量提高、另加安全超高而作为设计的依据。

实际工程中，大多是根据实际发生的洪水（尤其是最大洪水）、历史调查洪水、以及频率计算成果，经综合分析比较，确定出堤防的设计洪水，并确定相应的洪水位。

应当注意：随着时间的推移，由于河道冲淤、边界条件等变化，河道的过水能力及水位表现也在发生变化；要结合实际变化情况、及可能的变化趋势，对设计洪水的洪水位做阶段性调整。

2、堤线的选择新建、改建堤防在选定堤线时，应根据河流的河势、河道演变特征、地质地貌条件、以及两岸的社会经济情况，进行多方案论证、比较，择优选定：①堤线应大致与洪水流向平行，避免急弯或局部突出，两岸堤线尽量平行。

②堤线不宜距河槽太近，以免河床演变或河岸坍塌而危及堤防安全。

③堤线宜选择在地形高、整体性好、坚硬、地层单一的地基上。

④尽量照顾两岸城镇规划和工农业生产布局，节约土地，方便交通。

3、堤身断面设计堤防多用土、或土石材料修成，堤身一般采用梯形断面，堤身断面设计主要是确定堤顶高程、堤顶宽度、边坡坡度等。

（1）堤顶高程堤顶高程=设计洪水位+风浪爬高+风壅增水高度+安全加高。

其中，风浪爬高与地区风速、风向、水面宽度、水深、堤坡的坡度、坡面材料等因素有关，安全加高与堤防工程的级别、堤防是否允许过水等因素有关。

设计当中，习惯将各种爬高与安全加高值之和称为堤顶超高（或堤顶综合超高），即堤顶高程为设计洪水位加堤顶超高。

黄河堤防的堤顶超高在高村以上为、高村至艾山为 2.5m、艾山以下为2.1m。

（2）堤顶宽度堤顶宽度，应考虑满足防渗、施工、管理、汛期抢险交通运输、以及堆放防汛器材等要求，结合堤防的级别而综合分析确定；一般1级堤防的堤顶宽度不宜小于8m、2级堤防的堤顶宽度不宜小于6m、3级以下不宜小于3m；目前，黄河采用的堤顶宽度一般为10～12m。

（3）设计边坡设计边坡应根据堤防等级、堤身高度、堤身结构、堤基及筑堤土质、水位涨落变化、洪水持续时间、风浪情况、防渗要求、施工条件等因素，先综合分析拟定、并经过边坡稳定分析验算而确定，要满足边坡稳定要求，1～2级堤防的边坡不宜陡于1∶3。

（4）堤防结构及附属设施①堤顶应向一侧或两侧倾斜，坡度宜采用2%～3%；②为降低填土高度、减少用土量，堤顶上可以设置防浪墙；③根据堤身稳定、施工、管理、排水等需要，确定是否设置戗台或设置多少级戗台；④堤防的护坡应坚固耐用、抗冲、就地取材、方便施工和维修管理，两侧堤坡或同一坡的不同部位可以选用不同的护坡型式，背水侧多采用草皮护坡，临水侧的护坡型式应根据堤段靠溜情况、风浪大小、堤防等级、堤身与堤基土质等情况综合分析选择；⑤为防止雨水的冲刷破坏，堤防可采用散排水或集中排水；受雨水冲刷严重或高于6m的土堤，宜在堤顶、堤坡、堤脚、堤坡与山坡或其它建筑物的结合部设置集中排水设施（如排水沟），纵向排水沟可设在堤肩附近、戗台内侧、或堤脚处，横向排水沟每隔50～100m设置一条、并与纵向排水沟连通；⑥堤防的防渗应满足渗流稳定计算的要求：均质堤防靠适宜的土料、合理的断面尺寸、及施工质量保障等来满足防渗要求；非均质堤防主要由防渗体承担防渗任务，所以非均质堤防的防渗体应满足渗透稳定、施工、及构造要求，非均质堤防一般还设置反滤排水体；⑦根据防汛抢险、运行管理、维修养护及群众生产的需要，应设置上下堤辅道（坡道），临水侧坡道应顺水流方向布置；第二节堤岸防护工程的结构类型堤防的岸坡受风浪、水流、潮汐等作用而可能发生冲刷破坏，应根据各类堤防的工作条件、采取相应的防护工程措施（简称护岸），以保护堤岸免遭冲刷、防止堤岸因冲刷而坍塌或诱发其它险情。

一、各类堤防的工作条件堤防的工作条件不同，对防护的要求也就不同，所以在设计堤岸防护工程之前，须认真分析各类堤防的工作条件：（一）江河堤防的工作条件对于江河堤防，中小水期间，一般只有少数堤段经常靠水，我们将经常靠河（水）着溜的堤段称为险工段、不经常靠河（水）着溜的堤段称为平工段；而洪水期间，虽然堤防的靠水（偎水）长度增加或全线靠水，但因洪水涨落较快、高水位持续时间一般不会太长、且堤前水流流速一般不大或多为静水（靠水无溜），所以堤防承受高水位作用的时间短，堤身内浸润线往往不能发展到最高洪水位的位置，故洪水对平工段堤防的冲刷等威胁多发生在短暂的洪水偎堤期间、且具有一定的局部性。

靠水堤段的临河堤岸，常常遭受着水流的冲刷和风浪的淘刷破坏，大洪水期间，这种冲刷、顶冲、淘刷作用更加剧烈，因此需采取防护措施。

根据以上情况，江河堤防一般不需要全部进行防护，重点是险工段的临水面防护，而对于平工段则更多的是在洪水期间视情采取相应的临时措施。

（二）湖堤和水库堤防对于湖堤和水库围堤，水位涨落缓慢、高水位持续时间较长，偎水时间长；且由于湖区和库区水面辽阔，风浪较大，所以风浪对湖堤和水库围堤的冲撞淘刷危害也很大。

所以，湖堤和水库围堤对于防护的要求也较高，临水面要有较好的防渗、防雨水冲刷、防风浪淘刷措施，背水面要有排渗及防雨水冲刷设施。

（三）海堤海堤是抵御海潮或风暴所引起海浪的袭击，高水位持续时间虽短，但由于海上风浪大，风浪破坏作用强（尤其是台风的袭击），位于强潮河口的堤防还要遭受海流、风浪等多项影响。

所以，海堤的断面较大、并要求防护坚固，其临水面一般设有消能（减波）效果较好的防浪设施。

（四）蓄滞洪区围堤用于临时滞蓄超标准洪水的蓄滞洪区围堤，其实际运用机会很少，运用时间也不长，所以其修建标准往往比江河堤防或湖堤标准低些，防护要求更低；但对于与湖区结合的蓄滞洪区围堤，其防护标准应按湖堤考虑。

二、堤岸防护工程根据各类堤防的工作条件，对于受风浪、水流、潮汐作用而可能发生冲刷破坏的堤岸，应采取相应的防护工程措施，统称为堤岸防护工程。

堤岸上游坡防护工程的型式主要有：坡式护岸、坝式护岸、墙式护岸等。

堤岸下游坡防护多采用草皮防护，草皮厚0.1m左右，草皮太厚容易藏匿害堤动物，太薄则影响防护效果；若坝坡为砂性土，可先用粘性腐殖土包边，然后再植草皮。

对于江河堤防，在经常靠河（水）着溜、易受水流冲刷、容易出险的堤段（称为险工段）修建的临河防护工程（如具有挑流御水作用的丁坝、堆垛、护岸），称为险工；为预防大水期间发生顺堤行洪和冲刷堤身，在平工堤段依堤修建的、具有挑水护岸作用的坝垛，称为滚河防护坝，也称防洪坝；对于间接保护堤防安全的控导工程，也应视为堤岸防护的工程措施之一。

（一）坡式护岸1、作用与使用范围坡式护岸工程是防止江河堤岸冲刷坍塌而依堤岸、顺堤坡修做的平顺连续覆盖保护层，也称平顺护岸工程，又简称为护坡。

江河堤防险工中的平顺护岸也属于坡式护岸。

坡式护岸，只是保护堤岸、免遭水流的冲（淘）刷，没有挑水作用，对近岸水流结构的影响较小；同样，水流对近岸河床的局部冲刷也较弱。

因此，护岸属于防护工程，也是一种重要的稳定河床的工程措施。