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1、防洪河堤岸坡设计与应用摘要：河流是城市的命脉，也是城市文明的体现。但随着经济社会的快速发展，河道在开发利用过程中重建设、轻保护，以致河流生态被破坏，并加大了防洪风险。在河道整治过程中河堤岸坡的设计是重要环节，本文对此进行探讨。关键词：防洪河堤；岸坡；设计；应用水能载舟，亦能覆舟。人类生产、生活都离不开水，但洪水也会给人类带来巨大的生命财产损失，因而人们筑堤以防洪水，修坡以维持岸线的稳定。过去，人们对河堤岸坡防洪方面的功能考虑更多一些。随着社会经济的发展，人们对环境、精神文化方面的需求不断提升，河堤岸坡除了要承担防洪功能以外，在生态景观方面也有了新的要求，这就给河堤岸坡的设计工作赋予了更多新的内
2、涵。因此，本文对防洪河堤岸坡设计与应用进行了探讨。1 防洪河堤岸坡的设计1.1防洪标准与设计堤高的确定堤防的防洪标准取决于防护对象。按照堤防工程设计规范(GB50286-2013)规定，堤防的防洪标准以重现期表示分为15级，对应的重现期为10年到100年以上。根据防护对象的重要程度，防洪标准(GB50201-2014)将防护等级分为IIV级，对应的重现期为20年到200年以上。实际上，以防洪标准表示堤防的设防标准比较抽象，发生一次特大洪水就会改变数据，但这种方法也有计算方法成熟、容易掌握的特点，所以在河堤设计中广为采用。利用防洪标准推求设计洪水，可通过对历史洪水、暴雨的调查考证洪水的重现期。例
3、如根据上一次洪水留下的水位痕迹计算对应的洪峰流量，再由实测的洪水位推算各河段水面纵坡，以此了解各河段的泄洪能力。根据实测河道断面、洪水位、水面纵坡类比河道粗糙系数。通过调整水面纵坡使水流流态平稳，并重新确定各河段断面尺寸，以此为依据从下游向上游推算各断面的设计洪水位1。在设计洪水位基础上再加上波浪爬高和安全超高即可确定设计堤高。1.2常见堤型与选择从断面上看，堤型有直立式、斜坡式、直斜平台混合式等。过去，人们只注重河道的行洪能力以及护岸的抗冲刷能力，所以河道断面结构单一，以直立式为主，有明显的渠化迹象。渠化结构将水生态系统与陆地生态系统隔离开，河道中的生物、微生物、水生植物难以生存，以致河流丧
4、失了自净能力。因此，堤型不宜选择直立式，可考虑采用斜坡式或直斜平台混合式。原来直立式的矩形断面，可考虑常水位以下保持干砌石的矩形断面，常水位以上采用碎石堆成斜坡，还可以考虑增加河岸绿化景观带。斜坡式断面呈梯形，施工简单，占地面积小，护坡上可考虑设置亲水平台，并种植植物，以提升美感。也可以采用复式断面或双层断面。前者断面积大，行洪能力强，一般无需设立高的堤岸。后者适合人口和经济有一定基础区域，枯水期下层断面露出水面，可布置透水性人行道和可水生的草坪；丰水期下层断面被淹没，利用上层河堤防洪减灾。复式断面是目前不少地区喜欢采用的形式，一般由土堤与混凝土或浆砌石挡墙结合而成，但其占地较多增加投资费用，
5、为此可采用扶壁式挡土墙与土堤结合形式，可减少占地2。1.3生态护岸形式与选择传统护岸采用硬化不透水工艺，破坏了水生生物、水生植物的生存环境，而生态护岸充分考虑河道水环境、水安全、水景观、水资源等多方面需求，除具有传统护岸防洪、抗涝、蓄水、保持水土等功能以外，还具有景观、生态、环保、亲水、娱乐、休闲等功能3，其外部形态丰富，河道蜿蜒曲折，景观错落有致。主要形式有石笼护岸、土工材料护岸、生态袋护岸、生态混凝土块护岸、植草砖护岸、连锁混凝土块护岸等。选择生态护岸形式可从生态性、景观性、亲水性、施工性、投资性等方面综合考虑4。例如三维植被网护坡施工速度快、工期短、造价低，但是抗冲刷性较差，不能长期泡水
6、使用；格宾石笼护坡牢固、耐用、抗冲刷，施工简单，但造价较高；生态袋护坡施工简单，管理方便，易于植物生长，但人工成本高，造价高。如果对工期、造价有要求，希望快速达到景观效果，可选择三维植被网护坡；如果环境复杂，又要快速出景观效果，且对造价没有特别要求，可选择生态袋护坡；对抗冲刷性、造价、景观、耐用性有综合要求，可选择格宾石笼护坡。防洪河堤岸坡设计应用2.1河堤防洪设计防洪河堤设计的首要任务自然是防洪设计。某段河堤，防洪标准为30年一遇，规划堤距2130m。采用多种方法确定洪峰流量，3.3%暴雨频率时为177m3/s,2%暴雨频率时为204m3/s。河床比降为14.6%。以梯形断面、明渠均匀流计算
7、洪水水深为3.13.8m。汛期最大风速为17m/s，计算波浪爬高为0.48m,风壅增水高度为0.003m,安全超高取0.5m，由此算出堤顶超高0.983m,取值1.0m，确定河堤高度为4.8m。2.2河堤断面形式设计河道岸线以生态自然为主基调，在满足水利功能基础上，突出岸线的自然性、生态性、亲水性和景观性，并在不改变河段原有走向的前提下，通过局部改造改善河道的过流能力。河道断面采用二到三级阶梯布局，第1级平台按常水位布置汛期漫过该平台，以增大行洪断面，第2级平台按30年一遇洪水位布置。再根据沿岸地形条件，在合适位置的一、二级平台之间增加一级平台，用于健身、广场等用途。三级平台之间通过缓坡道连接
8、，并在缓坡上种植景观植物。为了增强护岸防冲刷效果，可根据不同河段流速变化，采用多种护坡形式组合。在较低流速段，在河底到常水位0.5m位置运用生态互锁砖贴坡护岸，在常水位0.5m以上运用三维植被网护坡。在较高流速段，采用格宾石笼挡墙护岸。2.3河堤挡墙基础设计河床土层中含松散的杂填土、淤泥、粉砂等软弱土层影响边坡稳定，所以岸坡需考虑支护，支护方式可采用挡土墙形式，若挡土墙无法满足抗滑、抗倾覆要求，则设置护壁桩或采用扶壁式挡土墙，并以强风化岩作为持力层。护壁桩采用钻孔灌注桩。格宾石笼挡墙基础采用粒径1030cm卵石或块石填充。挤淤时抛填50cm厚片石，并在挤淤后铺填20cm厚中粗砂，再在上面铺设4
9、00g/m2土工布。浆砌石挡墙采用片石铺砌。生态袋碎石基础采用25cm碎石，装袋率不小于70%。2.4河堤断面结构设计护脚采用格宾石笼挡墙结构，以宽1.5m、高1m的格宾石笼垒砌而成，如果有淤泥层则以抛石挤淤方式稳固。然后在坡脚上采用生态互锁砖护坡砌至第1级平台顶面，再在上面的边坡铺设三维植被网，同时在边坡上进行景观绿化，既美化了边坡，又防止水土流失。在有些河段采用干砌石防止冲刷，在岸线曲折的河段采用生态袋护坡，有些因场地限制不便放坡的部位采用格宾石笼挡墙护坡至第1级平台顶面。土边坡应分层碾压，压实系数不低于0.93。生态互锁砖采用长x宽x高=404mmx302mmx100mm规格的砖，铺设前
10、土坡面上设置一层透水的土工布，铺设后砖面空隙率大于20%，纵向以C20混凝土齿墙断开。生态袋以全钉或两顺方式错缝垒放，并且防护高度超过1.5m应加土工格栅增强。三维植被网采用厚度不小于16mm、面重不低于430g/m2的规格，搭接宽度10cm；采用锚固钢筋固定，锚筋间距2.0m，周边筋距加密；顶部采用埋压沟固定，坡脚埋入平台土中。格宾石笼挡墙填充1030cm卵石或块石，外露侧应设置加强筋，墙背回填碎石土，并分层碾压。格宾石笼护坡要求同格宾石笼挡墙，与土坡接触面应铺设一层土工布。2.5河堤岸坡稳定性计算河堤岸坡稳定性计算可采用理正岩土系列软件分析计算，其中计算方法可采用瑞典圆弧滑动法，并以最不利
11、典型断面进行整体稳定分析。结果表明，在不同工况下典型断面抗滑稳定性满足城市防洪工程设计规范(GB/T50805-2012)的要求。2.6河堤岸坡设计效果分析本文所采用的设计方法具有技术先进、绿色生态、景观效果好的特点，凸显河畅、岸绿、景美的目标要求。2 结语河道整治效果很大程度上取决于设计质量，在当前加快生态文明建设的大背景下，河道整治不仅要重视防洪、抗涝问题，还要发挥出提升城市生态质量、美化区域环境的作用，因此设计人员应当关注生态护岸的设计方法和实践应用，为打造美丽的城市增光添彩。参考文献：1 秦江.沙雅河护岸工程防洪堤设计洪水位的确定J.水利科技与经济，2016,22(4)：27-28.2 叶凯敏，武永新，杨伟超.南渡江龙塘段复合断面防洪堤结构特性分析J.水电能源科学，2016,34(8)：115-119.3 杨天祥.丹东市景观护岸设计与评价J.东北水利水电，2017(4)：28-29.焦江涛，赵瑞波.雅安市严桥河生态防洪堤设计J.水利规划与设计，2016(7)：97-100.
