堤防安全加高.docx
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堤防安全加高
堤防安全加高
我国城市基本分散布置于沿海、沿湖、沿江及山区河谷盆地,洪涝水害较为严重。
为治理城市洪涝灾害,保障人民生命财产安全与社会经济得可持续发展,应大力兴建城市防洪工程。
城市防洪堤就是城市防洪工程得重要组成部分。
为保证堤防安全,堤防必须高出设计洪水位一定得超高值,但由于堤防主要分布于城区,过高得防洪堤不仅影响工程投资,而且对城市得环境、交通与景观等影响很大。
因此,对关系城市防洪堤高度得重要因子之一,堤顶超高问题进行研究很有必要。
二、规程规范关于堤顶超高得有关规定
近年来,国家与有关部门制定与颁布了各项规程规范,对堤防得工程等别、堤顶超高、安全加高等有关技术参数作了规定,主要得规程规范有:
1、《防洪标准》（GB50２０１--9４）
该规范由国家技术监督局与建设部于1９94年6月2日发布。
《防洪标准》第2.0.1条对城市得等级与防洪标准作了明确规定,根据城市得重要性或非农业人口得数量将城市分为四个等级。
具体规定见表1。
表1 城市得等级与防洪标准
等级
重要性
非农业人口（万人）
防洪标准（重现期·年）
Ⅰ
特别重要得城市
≥150
≥20０
Ⅱ
重要得城市
150～50
20０～１0０
Ⅲ
中等城市
50～20
１00~50
Ⅳ
一般城镇
≤20
50~20
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）对城市得堤防级别、防洪标准及安全加高得规定见表2。
表2 城市堤防工程级别及安全加高
项 目
堤 防 级 别
1
2
3
4
城镇重要程度
特别重要城市
重要城市
中等城市
一般城镇
城市非农业人口（万人）
≥150
150～５0
50~20
≤2０
防洪标准（重现期·年）
≥10０
100～50
50～3０
3０~20
安全加高（ｍ）
1、0
0、8
0、７
０、6
该规范得5.2.1与5、2、2条对堤顶高程作了如下规定:
“5.2.1堤顶高程应按设计洪水位加堤顶超高确定:
堤顶超高按（5.2.1）确定
Y=Ｒ＋ｅ+A 5．2.１
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） ”
“5.2．2当土堤临水面设有稳定、坚固得防浪墙顶,高程可视为设计堤顶高程。
但堤身顶高程应高出设计水位0.５ｍ以上。
”
３、《堤防工程设计规范》（GB50２８6-－98）
该规范由国家技术监督局与建设部于1９9８年１0月8日联合发布。
《堤防工程设计规范》对堤防工程得安全加高值得规定见表３。
表3 堤防工程得级别及安全加高值
防洪标准
（重现期·年）
≥１00
<10０且≥５0
<50且≥30
<30且≥20
＜20且≥1０
堤防工程得级别
1
2
３
4
5
安 全
加高值
（m）
不允许越浪得堤防工程
1、0
0、8
0、7
0、6
０、5
允许越浪得堤防工程
0、5
０、4
0、4
0、３
0、３
规范第6.３.1、6、３、3条对堤顶高程作了说明:
“6.３．1堤顶高程应按设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高确定。
堤顶超高应按下式计算确定。
１、2级堤防得堤顶超高值不应小于2.0m。
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） ”
“6.3.3当土堤临水侧堤肩设有稳定、坚固得防浪墙时,防浪墙顶高程计算应与第６、3、1条堤顶高程计算相同,但土堤顶面高程应高出设计静水位0.5m以上。
”
4、《城市防洪工程设计规范》（CＪJ50--9２）
该规范由建设部与水利部于1993年2月8日联合发布。
《城市防洪工程设计规范》对城市等别、防洪标准、堤防工程级别及安全超高得规定见表4。
表4 城市等别、防洪标准、堤防工程级别
城市等别
重要程度
人口
（万人）
防洪标准（重现期·年）
堤防
级别
安全超高
（ｍ）
江洪、海潮
山洪
泥石流
一
特别重要城 市
≥15０
≥２０0
100～50
>１00
１
1、0
二
主要城市
１５０~50
200~１00
50～20
100～5０
２
0、8
三
中等城市
50～20
100~50
2０～１０
50~20
3
0、6
四
小城市
≤20
５0~２０
10~５
2０
4
0、５
该规范得5．1．4、5、１、5条对堤顶与防浪墙顶高高程作出了如下规定:
“5．１.4堤顶与防浪墙顶标高按下式确定
Ｚ=ZP+ｈe+Δ=ＺP＋ΔH
式中 Ｚ——堤顶或防浪墙顶标高（ｍ）;
ZP——设计洪（潮）水位（m）;
he——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，可以瞧出:
《堤防工程设计规范》、《堤防工程技术规范》与《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与允许越浪堤防得安全加高值。
允许越浪堤防得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》与《堤防工程设计规范》属国家标准,发布时间又相对较晚。
因此,城市防洪堤工程得规划设计建议按这两个规范得规定执行。
各项规范分别有安全超高或安全加高得不同说法,建议统一采用“安全加高”。
三、**省部分城市堤防工程情况调查
**省各地得城市防洪工程建设已全面展开,防洪规划已基本完成,部分城市已做好防洪工程得设计工作。
经对部分城市防洪工程规划与设计得调查,列出调查情况见表５。
表5 城市防洪堤工程规划、设计调查表
城市
名称
防洪标准
（重限期年）
堤防
级别
洪水位高出地面高度（m）
堤顶
宽度
（m）
堤防高度
（含防浪
墙）（ｍ）
防浪墙
高 度
（m）
波浪
爬高
（m）
安全
加高
（m）
堤防
超高
（m）
备注
**
50
２
6
6
８
０、7
２、0
规划
**
50
3
３-4
6
4-5
０、９
０、7
０、7
1、4
可研
**
50
4
3、５
５
6
0、9
1、4
初设
**
50
2
4-5
＞５
5-6
0、9
０、2
0、８
1、0
规划
＊＊
50
３
3
8
４
0、8
0、8
初设
*＊
50
2、５－5、５
3-6
０、７
规划
**
50
3
0、5
4
1、0
０、５-1、0
可研
**
50
３
3
７
４
0、9
０、43
０、7
1、1３
初设
＊*
50
４－5
7
5-6
1、1
规划
**
100
3
0、3
0、５
0、2
可研
**
５0
3
0
1
1
0、3
0、7
１
设计
从调查资料瞧，所调查得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:
**与＊＊为２级堤防,**为４级堤防，其它城市为3级堤防;堤防超高得差别也较大,最高得达2．0m（＊＊）,最低得仅为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得现象，没有统一得说法与合理得确定方法。
这对规划、设计与审查带来了不必要得麻烦。
表中出现得情况,据分析,其主要原因:
一就是各设计单位所选用得规范不一致;二就是对规范中规定得上下限取法不一;三就是对城市所处得地理位置因素考虑不一。
因此，如何按照所确定得防洪标准,来确定城市防洪堤得级别与安全加高，以规范项目规划设计已显得十分必要。
从表5中可以瞧出：
（1）堤防超高值与堤防高度及挡水得水头有一定得关系。
堤防高度及洪水位高出堤后地面高度越大,堤防超高也越大,反之较小。
如*＊**市＊***江设计洪水位高出城市地面6ｍ,堤防高度达８ｍ,堤顶超高取２m;＊***市河道洪水位高出地面高程３~４m,堤高４～５m,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。
堤防断面尺寸大得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得断面型式,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得大者选定:
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得防洪安全,又考虑了城市所处得特殊位置适当降低了堤防高度。
三、关于城市堤防堤顶超高得建议
（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与审查*＊**江干堤加固工程项目时得意见,建议省内得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**＊*省得一般县城以上城市（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得计算应按《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得局限性、河流冲淤变化、主流位置改变、堤顶磨损与风雨侵蚀等，设计堤顶高程需有一定得安全加高值。
……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得数值（安全加高）……”
《城市防洪工程设计规范》条文说明得第2．3.1条对堤防安全超高说明如下：
“2.3．1 防洪建筑物得安全超高就是指防洪建筑物挡水部分得顶标高高出设计水位加上风浪爬高后得富余高度,安全超高就是考虑由于洪水位计算中可能存在得误差;泥沙淤积造成水位得暂时抬高;以及其它因素可能出现得水位抬高。
总之就是为了避免各种不利因素对防洪安全得影响,而采取得一种措施……”
“防洪建筑物得安全超高应较不允许过水得土坝、堆石坝为小，因其事故后得危害也较水库大坝事故造成得危害小……”
从这两个规范得条文说明可知,堤防安全加高主要就是由于一些不能考虑得因素引起水位抬高或计算误差引起水位得抬高所留得安全余度,总之就是由水位不能精确计算所致。
而且安全加高得规定参考了土坝设计规范得土坝安全超高值，认为堤防高度比土坝低,失事后造成得危害比土坝小,因此取比土坝低得安全加高值。
根据以上分析及***省部分城市防洪堤设计得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得危害程度有关。
堤防越高,失事后得危害越大,堤防得安全加高宜取大值;堤防越低、失事后得危害较小,堤防得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得安全度有关。
若堤防高度较高，而堤身较单薄得土堤,洪水位一旦超过堤顶高程，堤防即会因漫顶溃决,则堤防得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、堤防得安全加高值与设计洪水位得精度有关，一般相邻两个级别防洪标准所计算得洪水位差值大,洪水位得绝对计算误差一般较大,堤防得安全加高应取大值；而一些平原城市堤防得设计洪水位与高一级标准洪水位相差不多,则洪水位得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,结合有关得堤防设计规范,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
Δh
≥0、８
<0、８且≥０、3
<0、3
≥3
０、8
0、７
０、5
<３且≥1、5
０、6
０、4
０、３
<1、5且≥0、5
0、4
0、3
0、2
<0、5
0、3
０、2
0、2
Z1%-Z2%
表7 城市堤防安全加高建议值 单位:
ｍ
Δh
≥０、8
<0、８且≥０、3
<0、３
≥３
0、7
0、6
0、5
<３且≥1、5
0、5
0、４
0、3
<１、5且≥0、5
0、4
0、３
0、２
＜0、5
0、3
0、2
０、2
注:
（１）表中Z0、5%、Z1%、Ｚ２%分别为200年、100年、５0年一遇标准洪水位。
（２）Δh为设计洪水位与堤后地面高程得差值。
若堤后紧贴有宽度不小于10m得填高道路,计算Δh值时堤后地面高程可取道路路面高程。
表6建议得城市堤防安全加高值从表中瞧与两个因素有关。
一就是堤防挡水得高度,随着堤防挡水得高度降低,失事后得危害程度减小,堤防安全加高值也逐步减小，这与有关得规范条文说明符合;再就是与比堤防设计洪水位高一级标准得设计洪水位与该堤防得设计洪水位差值有关,ΔZ越小，一般计算得设计洪水位绝对误差越小,其安全加高值也可取小,这也符合有关规范得条文说明。
（四）堤防安全加高值选用得几点说明
1、对于一些特别宽得堤防、堤路结合防洪堤，其路面宽不小于10ｍ得，或堤防背水坡缓于1:
5得防洪堤，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得安全加高值。
如堤后有宽度大于1０ｍ，高出地面得道路，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得城市堤防,对于设计水位由潮位控制得海塘,建议按《海塘技术规范》取用。
3、对于平原圩区地区，建议城市防洪堤得安全加高值比农村圩堤高0.3ｍ以上。
4、表６、表7得安全加高值A为不允许越浪得堤防工程得安全加高值。
《堤防工程设计规范》规定允许越浪得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****省得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，建议对于允许越浪得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,计算允许越浪堤防得堤顶超高时,波浪爬高R′按计算得波浪爬高R减0．3ｍ考虑。
（五）关于对波浪爬高与风壅水面高计算建议意见
波浪爬高与风壅高度值得大小也直接关系到堤防超高值得大小。
因此,在城市防洪堤设计中对这两项值得选取也应引起重视。
由于城市所处得特殊位置,波浪爬高与风壅高度值得计算有一定得不准确性。
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》得附录C“波浪计算”规定得堤防波浪计算得方法与公式。
２、在设计洪水位时，对于河道流速较大得河段,同样得风力使水面产生横向波浪爬高比静止水面要小,实际计算中无法考虑此因素,计算值会偏大，建议对于流速大于2.０m3/s得河段，取用时适当减小。
3、对于非感潮河道,由于风壅水面高很小，在堤防设计时,可以忽略不计。
4、对于局部处于河道弯道凹岸得堤防,在计算设计洪水位时,应计算凹岸设计洪水位得壅高值,并计入河道设计洪水位中。
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