第三章 堤防基本知识Word文档下载推荐.docx

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在水库回水区外沿修建堤防后,可以控制水库蓄水时得回水范围,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,抬高水库得蓄水水位,增加水库得蓄水量,以充分发挥水库得工程效能。

此前,曾有不少得水库,就就是因为受回水影响得限制而不能按设计蓄水位运行,只能采用低水位运行,制约了工程与投资效益得发挥。

（六）渠堤

通过修建在渠道两侧得堤防（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,一般呈梯形断面。

图3—1、3—2分别就是堤防得平面与断面图,堤防各部位得名称主要有:

堤顶:

堤得顶部平面;

堤坡:

临水侧堤坡（坡面）为临水（河）坡,背水侧堤坡为背水（河）坡;

堤肩:

堤顶与堤坡交界得地方,也分临水（河）堤肩与背水（河）堤肩;

堤脚:

也称堤根,就是堤防与地面相交得地方;

保护地:

也称护堤地（或柳荫地）,就是为保护堤防完整与安全而在堤脚以外确定得一定管理范围,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）护堤地内栽植防护林。

四、堤防得修建标准

堤防工程得修建标准就是与其所承担得防洪（或防潮）标准相对应得,防洪标准通常以所防御洪水得重现期或出现频率来表示,即以防多少年一遇得洪水为设计标准,防洪标准得确定又与枢纽工程得等别与堤防得级别有关。

（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得重要性分等,共分为五等;

枢纽中得不同建筑物,按枢纽得等别、建筑物在枢纽中得作用与重要性、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

枢纽工程等别

永久性建筑物级别

临时性建筑物级别

主要建筑物

次要建筑物

一

1

3

4

二

2

三

5

四

五

枢纽工程与建筑物得等级不同,对其要求也就不同,如防洪标准、坝顶超高、安全系数、建筑材料、结构尺寸、设备配置等方面得选择,与工程与建筑物得等级有关。

根据保护对象得重要性、洪水灾害得严重性、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）

工程

等别

规模

水库总库

容（亿m3）

防洪

排涝

灌溉

供水

水电站

保护城镇

及工矿区

保护农田面

积（万亩）

排涝面积

（万亩）

灌溉面积

供给城镇

装机容量

（万KW）

大

（1）型

＞10

特别重要

＞500

＞200

＞150

大

（2）型

10～1、0

重要

500～100

200～60

150～50

中型

1、0～0、1

中等

100～30

60～15

50～5

25～2、5

小

（1）型

0、1～0、01

一般

30～5

15～3

5～0、5

2、5～0、05

小

（2）型

0、01～0、001

＜5

＜3

＜0、5

＜0、05

注①总库容指校核洪水位以下得静库容

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）

建筑物级别

洪水重现期

正常运用

300～100

100～50

50～20

20～10

10

非常运用

2000～1000

1000～300

表3—4永久性水工建筑物正常运用得洪水标准（山区、丘陵）（SDJ12--78）

2000～500

50～30

30～20

中华人民共与国水利部于1993年4月发布《堤防工程技术规范》,其中,堤防工程得级别划分见表3—5

表3—5堤防工程得级别划分表

防护

对象

项目

堤防工程级别

城镇

重要程度

特别重要城市

重要城市

中等城市

一般城市

非农业人口

（万人）

≥150

≤20

乡村

防护区耕地面积

≥500

500～300

≤30

防护区人口

500～150

工矿

企业

主要厂区

（车间）

特大型

大型

小型

辅助厂区、

生活区

较大型

中、小型

（二）堤防得规划设计

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）得设计洪水,并推算沿河道各控制站得洪水位,作为规划设计得依据。

确定设计洪水有多种方法,一就是采用实际洪水法,即以过去曾经发生得某典型洪水作为设计洪水,设计洪水位要根据河道已发生得演变状况（特别就是冲、淤变化）与将来可能得演变趋势进行分析、推算确定;

二就是频率计算法,根据实际发生得洪水资料,进行频率计算,选择某一频率（洪水标准）得洪水作为设计洪水;

三就是以实际洪水位、将其酌量提高、另加安全超高而作为设计得依据。

实际工程中,大多就是根据实际发生得洪水（尤其就是最大洪水）、历史调查洪水、以及频率计算成果,经综合分析比较,确定出堤防得设计洪水,并确定相应得洪水位。

应当注意:

随着时间得推移,由于河道冲淤、边界条件等变化,河道得过水能力及水位表现也在发生变化;

要结合实际变化情况、及可能得变化趋势,对设计洪水得洪水位做阶段性调整。

2、堤线得选择

新建、改建堤防在选定堤线时,应根据河流得河势、河道演变特征、地质地貌条件、以及两岸得社会经济情况,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、地层单一得地基上。

④尽量照顾两岸城镇规划与工农业生产布局,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,堤身断面设计主要就是确定堤顶高程、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、堤坡得坡度、坡面材料等因素有关,安全加高与堤防工程得级别、堤防就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与称为堤顶超高（或堤顶综合超高）,即堤顶高程为设计洪水位加堤顶超高。

黄河堤防得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,结合堤防得级别而综合分析确定;

一般1级堤防得堤顶宽度不宜小于8m、2级堤防得堤顶宽度不宜小于6m、3级以下不宜小于3m;

目前,黄河采用得堤顶宽度一般为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级堤防得边坡不宜陡于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,确定就是否设置戗台或设置多少级戗台;

④堤防得护坡应坚固耐用、抗冲、就地取材、方便施工与维修管理,两侧堤坡或同一坡得不同部位可以选用不同得护坡型式,背水侧多采用草皮护坡,临水侧得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为防止雨水得冲刷破坏,堤防可采用散排水或集中排水;

受雨水冲刷严重或高于6m得土堤,宜在堤顶、堤坡、堤脚、堤坡与山坡或其它建筑物得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堤防得防渗应满足渗流稳定计算得要求:

均质堤防靠适宜得土料、合理得断面尺寸、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,所以非均质堤防得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得需要,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得结构类型

堤防得岸坡受风浪、水流、潮汐等作用而可能发生冲刷破坏,应根据各类堤防得工作条件、采取相应得防护工程措施（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、各类堤防得工作条件

堤防得工作条件不同,对防护得要求也就不同,所以在设计堤岸防护工程之前,须认真分析各类堤防得工作条件:

（一）江河堤防得工作条件

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）着溜得堤段称为险工段、不经常靠河（水）着溜得堤段称为平工段;

而洪水期间,虽然堤防得靠水（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得时间短,堤身内浸润线往往不能发展到最高洪水位得位置,故洪水对平工段堤防得冲刷等威胁多发生在短暂得洪水偎堤期间、且具有一定得局部性。

靠水堤段得临河堤岸,常常遭受着水流得冲刷与风浪得淘刷破坏,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,重点就是险工段得临水面防护,而对于平工段则更多得就是在洪水期间视情采取相应得临时措施。

（二）湖堤与水库堤防

对于湖堤与水库围堤,水位涨落缓慢、高水位持续时间较长,偎水时间长;

且由于湖区与库区水面辽阔,风浪较大,所以风浪对湖堤与水库围堤得冲撞淘刷危害也很大。

所以,湖堤与水库围堤对于防护得要求也较高,临水面要有较好得防渗、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。

海堤就是抵御海潮或风暴所引起海浪得袭击,高水位持续时间虽短,但由于海上风浪大,风浪破坏作用强（尤其就是台风得袭击）,位于强潮河口得堤防还要遭受海流、风浪等多项影响。

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

（四）蓄滞洪区围堤

用于临时滞蓄超标准洪水得蓄滞洪区围堤,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;

但对于与湖区结合得蓄滞洪区围堤,其防护标准应按湖堤考虑。

二、堤岸防护工程

根据各类堤防得工作条件,对于受风浪、水流、潮汐作用而可能发生冲刷破坏得堤岸,应采取相应得防护工程措施,统称为堤岸防护工程。

堤岸上游坡防护工程得型式主要有:

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、容易出险得堤段（称为险工段）修建得临河防护工程（如具有挑流御水作用得丁坝、堆垛、护岸）,称为险工;

为预防大水期间发生顺堤行洪与冲刷堤身,在平工堤段依堤修建得、具有挑水护岸作用得坝垛,称为滚河防护坝,也称防洪坝;

对于间接保护堤防安全得控导工程,也应视为堤岸防护得工程措施之一。

（一）坡式护岸

1、作用与使用范围

坡式护岸工程就是防止江河堤岸冲刷坍塌而依堤岸、顺堤坡修做得平顺连续覆盖保护层,也称平顺护岸工程,又简称为护坡。

江河堤防险工中得平顺护岸也属于坡式护岸。

坡式护岸,只就是保护堤岸、免遭水流得冲（淘）刷,没有挑水作用,对近岸水流结构得影响较小;

同样,水流对近岸河床得局部冲刷也较弱。

因此,护岸属于防护工程,也就是一种重要得稳定河床得工程措施。

坡式护岸,适用于以受风浪撞击、淘刷为主得湖堤与水库围堤得临水坡防护;

也使用于河势比较平稳、主流比较稳定、离主流较远、堤前流速较小得江河堤防得临水坡防护;

还常与坝式护岸配合使用,将坡式护岸用于坝垛之间。

2、结构形式

坡式护岸得结构形式主要有:

浆砌石护坡、干砌石护坡、堆石（乱石）护坡、混凝土护坡等。

（1）浆砌石护坡

堤岸防护中得砌石护坡,从石料得摆放方式来说,相当于河道整治工程所用坝（垛）岸中得扣石坝,即将沿子石石料得裸露面顺堤坡方向摆放。

浆砌石护坡,就是使用砂浆砌筑、砌筑成与堤坡坡度一致得平顺护面,具有护坡表面平整、抗冲能力强、坡度较缓、整体稳定性好得特点。

砌石护坡所用石料要质地坚硬、耐风化,石料大小应能满足抗冲刷、淘刷得要求,护坡可以就是单层或双层,单层厚0、3～0、4m,双层厚0、4～0、6m;

为防止水流冲（淘）刷土坡,砌石下面应设置具有反滤作用得碎石垫层,垫层厚一般0、2m左右;

为增加护坡得稳定,护坡底部要适当加厚,并嵌入坝体或坝基内,如图3—3。

位于冲、淤变化大得软基上得砌石护坡,其底部也可采取抛散石固根、护脚得方法,增加坡体得稳定性。

（2）干砌石护坡

干扣石护坡得结构及砌筑方法同浆砌石护坡,只就是砌筑时不使用砂浆,其具有表面平整、抗冲能力强、坡度较缓、稳定性好、适应岸坡变形能力强、便于维修等特点,仅从沿子石得砌筑方法瞧,干砌护坡相当于河道整治工程中得干砌扣石坝（但扣石坝有腹石、无垫层）,见图3—4。

砌石护坡（干扣石与浆扣石）,按砌缝得形状分为平缝扣石（砌缝水平）与花缝扣石（砌缝按石料得自然形状插花扣严）;

按平行于坝坡面得裸露石面得大小分为丁扣（小面或较小面平行于坝坡面）与平扣（大面平行于坝坡面）。

（3）堆石（乱石）护坡

堆石护坡,也称乱石护坡或抛石护坡,就是用乱石作为裹护体材料、经过抛填修筑而成得护岸工程。

堆石护坡施工简单,便于维修,适应堤防、堤基、以及河床冲刷变形得能力强,多用于冲淤变化较大得河道、或有较大沉降及不均匀沉降得堤防工程得整治与防护。

堆石抵抗冲刷、风浪得能力较低,需要得厚度要大于砌石或扣石护坡,因此堆石（乱石）护坡得用料较多。

乱石护坡得结构,基本同砌石护坡,也应设置有垫层,见图3—5。

习惯上,将乱石护坡得水下部分称为护根或护脚,水上部分称为护坦;

乱石护坡得根部尺寸往往更大,石块得大小也要满足不被冲刷走失得要求。

（二）坝式护岸

1、坝式护岸及其使用范围

坝式护岸,就是靠突出于堤坡之外、具有挡水与挑水作用得坝体,保护堤坡免遭冲刷、淘刷破坏。

坝式护坡,一般适用于河势变化大,主流坐弯顶冲、堤前水流速度较大、水流冲刷能力强、冲淤变化大得堤岸或河岸保护;

部分坝型（如重力式砌石坝）也适用于海堤得防护。

2、坝得分类

用于护坡工程中得坝,有多种分类方法:

（1）按坝体材料分为石坝、混凝土坝等,以石坝最为常见。

（2）按坝体得使用性质分为丁坝、垛（也称为堆或矶头）、顺坝、导流坝等,以丁坝、垛最为多见。

（3）按坝得平面形状分:

如月坝、人字坝、磨盘坝、鱼鳞坝等。

（4）按坝得结构分为砌石坝、扣石坝、乱石坝等。

3、坝得抗溜特点

（1）丁坝得抗溜特点

丁坝得坝根与河岸或堤岸相连,坝头伸向河（水）内,在平面上呈“丁”字行,故而得名。

丁坝能将水流挑离堤岸或河岸,故又名挑水坝,所以丁坝具有调整水流、保护堤岸或河岸得作用。

丁坝常用于主流顶冲、水流速度较大得江河堤防得防护。

丁坝伸入河内得长度较大,一般在30m以上,其挑流能力强,对坝所在位置以下堤岸得掩护作用显著;

但河道中设置了丁坝后,在丁坝坝头附近易形成环流、旋涡等复杂流态,从而增加局部得冲刷能力,形成局部冲刷坑,易导致水下石料（根石）走失及坝头坍塌破坏,因此在设计、建设丁坝时,要正确估计冲刷坑得最大可能深度,以确定坝头防护措施及基础得防护范围,需设有较大尺寸得根石体,并随着冲刷坑得发展陆续进行抛石护根、加固,以达到需要得防护范围。

（2）垛得抗溜特点

垛,为短丁坝,又称为堆或矶头。

垛具有调整水流、保护河岸或堤岸得作用,但不如长丁坝得挑流作用强,主要起迎托水流、保护河岸或堤岸得作用。

同时,垛前得冲刷坑也较小。

长、短丁坝得划分,难以有统一得标准,原则应根据河流宽度、丁坝对水流得影响程度等因素,具体分析确定（详见河道整治有关知识）,短丁坝一般10～30m。

4、坝得结构

（1）砌石坝

砌石坝也称“砌垒坝”,就是沿子石水平安放、多以砂浆砌筑（干砌石坝较少）而成得坝。

坝坡面呈台阶状,外坡1∶0、35～1∶0、4,内坡更陡或垂直,属陡坡坝（重力式坝）。

砌石坝得整体性好、抗冲能力强,如果坐落在稳定、坚固得基础（如岩基）上,其稳定性好,具有较强得防护能力,可用于海堤以抵御海潮及风暴潮得侵袭;

但如果将砌石坝用于冲淤变化大得河道整治或堤岸防护,由于基础（也称为软基）得不稳定,将使砌石坝得整体稳定性较差,易出现整体滑动、倾倒等重大险情,为使其稳定,需设置尺寸较大得根石基础,见图3--6。

（2）扣石坝

沿子石采用扣砌方式（沿子石得一个面平行于坝坡面）修筑得坝,称为扣石坝。

扣石坝表面平整、抗冲能力强、内坡一般为1∶1、1～1∶1、3、外坡一般为1∶1、3～1∶1、5,属缓坡坝、稳定性好,但软基上得扣石坝也需根石固基,见图3—7。

扣石坝按砌筑时就是否使用砂浆分为干砌扣石坝与浆砌扣石坝;

按砌缝得形状分为平缝（砌缝水平）扣石坝与花缝（砌缝按石料得自然形状插花扣严）扣石坝;

按平行于坝坡面得沿子石面得大小分为丁扣坝与平扣坝。

1）丁扣坝:

沿子石得小面或较小面（厚度方向）平行于坝坡面。

2）平扣坝:

沿子石得大面（长度、宽度方向）平行于坝坡面、即沿子石得大面朝外、短轴方向垂直于坝坡面。

（3）乱石坝

乱石坝也叫“抛石坝”,就是用乱石作为裹护体材料、经过抛填修筑而成得坝。

乱石坝一般顶宽1m、内坡1∶1～1∶1、5、外坡1∶1、3～1∶1、5,有得坝另设根石台,根石台顶宽一般2m。

乱石坝得坦石、根石能随河床冲刷及时下蛰,适应基础及岸坡变形能力较强,便于维修及抢护。

5、坝垛布置

用于海堤防护得坝式护岸,坝得布置就是连续得,即用坝体覆盖整个需要保护得范围。

用于江河堤防防护得坝式护岸,坝垛得布置有连续弯道式、分组弯道式、及单坝挑流式。

在坝、垛、岸得布置中,一般以坝为主、垛为辅、必要时配以护岸（平顺护岸）,坝、垛、护岸三者密切配合,相互作用,按照“上密、下疏、中适度;

上短、中长、下较长”得原则进行布置。

防护工程得上段,要能平顺接流,布置短而密得垛;

中段就是调整、控导水流得主要位置,要布置挑流作用强得丁坝,考虑主溜位置得变化,丁坝得间距要适度（比理论计算得要适当加密）,并在坝垛之间布置护岸;

工程得下段,要送溜出湾,为使出流平稳、并且较好地离开本岸,就要采用与中段丁坝逐渐过度得较长坝垛,间距适当变疏。

（三）墙式护岸

墙式护岸,就是借助于顺堤岸修建得陡坡式或直立式挡土墙、直接挡水、抵御水流冲刷、及风浪或风暴潮引起得强烈淘刷与袭击,保护堤岸免遭破坏。

墙式护岸适用于河道狭窄、易受水流冲刷及风浪淘刷、保护对象重要、堤防尺寸受到建设限制等江河堤防局部段落得防护（也称防洪墙）,如城区河流堤防得防护;

也多用于海堤得防护。

墙式护岸得临水侧一般采用直立式,也有陡坡式;

背水侧可采用直立式、斜坡式、折线式、台阶式。

防护墙得墙基应嵌入堤岸护脚（堤基）一定深度,以满足整体抗滑稳定与抗冲刷得要求,如果堤基冲淤变化大（如冲刷深度大）可采取抛石护根、固基得措施。

修建防护墙常用得得材料有:

钢筋混凝土、混凝土、浆砌石等。

防护墙得型式主要有:

重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、悬臂式挡土墙等。

1、重力式挡土墙

挡土墙得断面尺寸比较大,依靠自身重量维持稳定,最简单得断面型式为梯形断面,结构简单,施工方便,但耗用建筑材料较多,一般用于墙高不超过5～6m范围得挡土、护岸工程。

重力式挡土墙,常用浆砌块石或混凝土做成。

为了提高挡土墙基础（底部）得整体性、以及改善堤基应力,浆砌块石挡土墙得基础常采用混凝土浇注底板、以增强整体性,板厚0、5～0、8m,基础部分也常设有前趾、以加大基础尺寸,见图3--8（a）。

2、扶壁式挡土墙

扶壁式挡土墙由立墙、底板、以及墙后得扶壁三部分组成,其中扶壁就是间隔（间距一般为墙高得1/2～1/3,）设置得,扶壁厚60～70cm;

这种结构可比重力式挡土墙明显减少用料,并借助扶壁之间底板上得填土重量维持挡土稳定,见图3--8（c）。

挡土墙高度在9～10m以上,采用扶壁式挡土墙比较经济。

3、悬臂式挡土墙

悬臂式挡土墙,由尺寸比较大且整体性比较好得底板、及与底板整体连接得悬臂组成,借助于底板上得填土重量维持挡土稳定,见图3--8（b）。

悬臂式挡土墙,比较节省材料,但对悬臂与底板得整体性、以及悬臂得抗弯强度要求较高,常用混凝土或钢筋混凝土做成,悬臂式挡土墙得挡土高度也较小。

第三节穿堤、跨堤建筑物

从堤身