3第三章 堤防基本知识
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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。
三、堤防各部位名称
堤身多用土、或土石材料修成,两边具有一定坡度,一般呈
堤肩:堤顶与堤坡交界的地方,也分临水(河)堤肩与背水
四、堤防的修建标准
堤防工程的修建标准是与其所承担的防洪(或防潮)标准相对应的,防洪标准通常以所防御洪水的重现期或出现频率来表示,即以防多少年一遇的洪水为设计标准,防洪标准的确定又与枢纽工程的等别和堤防的级别有关。
(一)等级划分与防洪标准
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
表3—1 水工建筑物级别划分
标准、坝顶超高、安全系数、建筑材料、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
表3—2 水利水电枢纽工程分等指标(平原、滨海部分)(SDJ217--87)
②面积为设计面积
表3—3 平原水库枢纽工程洪水标准(平原、滨海部分)(SDJ217--87)
丘陵)(SDJ12--78)
规范》,其中,堤防工程的级别划分见表3—5
表3—5 堤防工程的级别划分表
1、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