项目一　堤防工程设计概述

学习指导

本项目重点阐述防洪工程的意义，以及防洪的主要措施；对防洪堤的分类进行简要介绍，同时，举例常见堤型种类、构造设计常用参数、不同堤型的优缺点及应用等。通过本项目的学习，学生能够对堤防工程有初步的认知，熟悉常用堤防构造型式等；同时熟悉堤防设计中堤防的等级、设计标准。

学习目标

（1）知道兴建堤防工程的意义。

（2）熟悉堤防的分类、应用、优缺点。

（3）掌握堤防工程级别、设计标准。

一、防洪工程的意义及措施

为了防治洪水灾害，必须采取一些防洪措施，兴建一些防洪工程。通常的做法是在河流的上中游山区、丘陵区开展水土保持工作，兴建山谷水库，滞蓄洪水，防治山洪在中、下游的平原地区修筑防洪堤，整治河道，以利泄洪，并利用湖泊洼地滞蓄洪水或兴建必要的分洪工程。归纳起来不外乎是调蓄和排泄两种。调蓄就是把有害的洪水暂时存蓄起来，以便在洪水过后有控制地慢慢下放，或等到使用时再按需要量下放，因此，蓄水不仅可以防洪，而且可以兴利（如灌溉发电、航运等）。排泄就是把控制下放的洪水或自由下泄的洪水安全地送到海里去。

防洪的主要措施：筑堤防洪、泄洪、分洪、蓄洪、滞洪、蓄洪垦殖和水土保持等。

1.筑堤防洪

防洪堤，是使某一保护范围能抵御一定防洪标准的洪水的侵害而沿河岸修筑的线型水工建筑物。筑堤防洪是平原地区历史最悠久的防洪措施，也是目前防洪的重要措施之一。

黄河大堤，长1416km，保护着沿河两岸平原地区27490万亩的耕地和许多重要城市以及铁路干线。长江干堤，长3826km，保护着3180万亩耕地。其他如珠江、淮河、海河、辽河、松花江等两岸都有漫长的防洪堤，它们在防洪方面起着很大的作用。下面对防洪堤的作用和设计作些简要的叙述。

防洪堤的设计：防洪堤的设计可以归纳为布置堤线、拟定堤顶高程和选择断面型式3个问题。

（1）布置堤线：堤线要求平顺，使河道两岸有足够的堤距，不缩窄河床，能使河道泄水通畅；同时应选择较高的滩地作为堤基，以求基础扎实和工程量小。

（2）拟定堤顶高程：堤顶高程取决于防洪设计水位，防洪设计水位又取决于防洪标准。当防洪水位确定后就如同土坝设计一样，加上风浪爬高和安全超高，便可确定堤顶高程。

（3）选择断面型式：防洪堤的断面型式与土坝相似。由于堤线较长，一般采用均质断面，堤顶应有足够的宽度，以适应防汛抢险和交通的需要；堤的边坡大小根据设计洪水位作用下防止浸润线逸出堤坡脚和保证堤身稳定的要求而定。

为了防止风浪与水流冲刷堤坡及坡脚，部分堤段需做块石护坡或防浪林台，在堤上绿化造林以防风浪袭击和水土流失。我国除建有许多江堤、河堤、湖堤防御洪水外，在沿海地带还建有漫长的海堤（或称为海塘）来防御海潮和台风的袭击。

2.泄洪

扩大河道过水能力，使洪水能畅通下泄所采取的措施，称为泄洪。这些措施包括加高培厚防洪堤（增加河道泄洪能力）、整治河道、扩大行洪区等。下面对河道整治的几种常见措施作简略介绍。

（1）疏浚拓宽河道。即将过于窄浅的阻水河段疏通、浚深、拓宽增加泄洪能力。有些地方如因河道两岸的防洪堤间距狭窄，壅阻水流，则需退建堤防、展宽河道。以增加泄洪能力，降低上游壅高的水位，减轻洪水威胁和防洪负担。

（2）截弯取直。由于河弯过多或曲率过大，往往泄洪不畅，需要进行人工截弯取直，使泄洪通畅。对于大型河流的截弯取直，由于影响较大，必须采取极为谨慎的态度。

（3）护岸工程。为了防止洪水冲刷河道凹岸引起河岸坍塌及堤防崩溃，需做护岸工程。特别是在重要城镇附近，对工厂企业、桥梁、码头等建筑物，更应加以保护。例如南京市浦口长江边兴建的块石沉排护岸工程就是一项重要的工程。此外，护岸工程还有防止河弯发展，稳定河床的作用，对泄洪有利。

（4）消除障碍。在河床范围内滩地上种植的芦苇、柳树和围筑小圩以及存在的个别高地、暗堤、暗坝等，都会给泄流造成障碍，需要消除。如果桥梁、码头等建筑物阻碍泄洪，则需改建。

3.分洪

如前所述，堤防防御洪水的能力是有一定限度的，如果超过了这个限度，就要采取其他防洪措施来确保堤防的安全，分洪就是其中之一。

分洪工程是在河流的一处或数处分泄一部分洪水直接入海、或其他河流、或附近湖泊、或已筑的分洪区，以削减通过河流的流量，减轻洪水对堤防的威胁。现分述如下：

（1）直接分流入海。在河流的下游，入海口泄洪不畅，地形条件又允许新开河道，就可直接分流入海。如海河流域防洪规划新开20多条分洪道直接分流入海，独流减河是最早的一条入海分洪道。

（2）分流入其他河道。一条河流如果与相邻河流发生洪水的时间经常不同，这时可将这一条河流容纳不下的部分洪水分入相邻的河流。例如苏北的淮沭新河，就是准备在淮河遭遇特大洪水时，分淮河洪水3000m3/s通过新沂河入海。

（3）分流入泛洪区并绕泄至下游。当河段狭窄不能容纳下泄洪水，而由防洪堤所保护的范围又十分重要时，如有合适地形，可分洪入泛洪区并绕泄至下游。例如长江上的荆江分洪工程和汉水的杜家台分洪工程就是这样规划的。

4.蓄洪

利用山谷水库和湖泊尘地来调蓄汛期防水，防止洪水灾害的措施，称为蓄洪。

拦蓄洪水，除害兴利，不仅在防洪方面可大调大蓄，削减洪峰，同时在水力发电方面，由于拦蓄了大量的洪水，从而形成了可以发电的很大落差；此外，在灌溉、航运、养鱼等方面也有很大的效益。

在河流的上、中游，每当山洪爆发，洪水来势凶猛，往往使中、下游两岸平原地区遭受洪水灾害。经过山谷水库调蓄以后，削减了洪峰，减少了中下游的洪水威胁。但由于仍有大量洪水需要下泄，加上中、下游大片平原地区汇集的洪水仍会发生洪水灾害。因此在一条河流上，除了在上、中游利用山谷兴建水库蓄洪外，还需要在中、下游利用河流穿过的湖泊洼地兴建平原水库调蓄洪水。

利用山谷水库蓄洪和利用湖泊洼地蓄洪既有共同之处，也有不同之处。其共同之处是大调大蓄，有效地削减洪峰，同时能彻底拦截泥沙，使除害与兴利相结合。不同之处是大、中型山谷水库具有综合效益大的优点，但也有工程量大、投资高、淹没广、移民多、技术复杂和工期长等缺点；中、小型平原水库具有工程简易、收效快等优点，但也具有湖泊四周堤线长、防汛负担重等缺点。

5.滞洪

利用河道附近的湖泊和洼地，引进一部分洪水临时蓄积起来，待洪峰过后再排入原河道，称为滞洪。显然，与江河相通的湖泊、洼地的天然滞洪与天然蓄洪一样，效果是不大的。为了充分发挥江河旁侧湖泊、洼地的滞洪作用，需建闸控制。在河道低水期开闸预降湖泊、洼地的水位，然后关闸拒绝倒灌，直至洪峰来到时，开闸引水，削减洪峰，待洪峰过后再徐徐放出。

利用湖泊、洼地滞洪和前述利用湖泊、洼地蓄洪及分洪颇有异同之处。相同点是三者都能削减洪峰，减轻下游洪水威胁。不同点是：蓄洪是河道穿过湖泊、洼地，在出口处建闸，在汛期可同时兼施蓄泄；滞洪是利用河道旁侧湖泊、洼地，在进出口合建一个闸，在汛期不能同时兼施蓄泄，只能先泄蓄后排汇；分洪是利用河道旁侧湖泊、洼地，在进口处建一个闸，在出口处另建一个闸，可以同时滞蓄和排泄。

6.蓄洪垦殖

在分洪、滞洪、蓄洪湖泊的滩地上，围筑上圩进行垦殖。小水年份的汛期，利用围垦后所剩余的湖泊容积分洪或滞洪；大水年份的汛期，破开小圩放弃垦殖的秋熟，利用湖泊全部的容积（包括围垦的小圩区）分洪或滞洪，汛后再播种冬麦。这种小水年份垦殖，大水年份废田还湖（洼），水利与农业相结合的措施称为蓄洪垦殖。这种措施在长江、淮河等河流的中、下游得到极其广泛的采用，对于增加农业生产和防治血吸虫病起着很大的作用。

7.水土保持

河道演变逐渐向恶化方向发展，其主要原因是受流域内上游地区水土流失的影响。如黄河流域水土流失极为严重，平均每年泄入黄河的泥沙12亿～15亿t，其中、下游河道淤积3亿～4亿t，可以说是举世无双。因此治河必须治山，要大搞水土保持，解决水土流失问题。

水土保持在防洪上的作用在于：

（1）就地蓄水减少地面径流，改变径流年内分配。

（2）增加地面糙率，增加流程。

（3）减少河流挟带的泥沙，减少泥沙在河道、湖泊、水库里的淤积。

（4）保护地面表层的肥沃土壤不被雨水冲走，有利于农林的种植。

8.防洪规划

在一个流域或一个地区，为了防止洪水灾害，需要合理运用上述防洪措施，兴建一些防洪工程。究竟采取何种措施，兴建多大的工程，必须首先搞好防洪规划，下面从四点来说明有关防洪规划的问题。

（1）防洪规划所需的基本资料。防洪规划像其他规划一样，必须从实际出发，进行调查研究，掌握第一手资料，它包括如下几个方面：

1）历史上曾发生过的大洪水、特大洪水及洪水灾害情况（如发生时间、地点、大小和发展趋势等）。

2）自然地理、水文地质条件（如地形、地势、地面覆盖、水土流失等情况）。

3）水文、气象条件及河流特征（如降雨、径流、水位、流量等，特别是河道干支流的洪水特性和含沙情况，河道各段泄水能力和防洪堤情况。湖泊、洼地的分布及其容积，以及河流的入海条件等）。

4）社会的政治、经济状况，各部门和当地群众的要求。

5）已有的水利工程措施等。

上述基本资料大部分是通过水文勘测工作获得的。

（2）防洪规划的原则。防洪工程的总体规划，应遵循下列原则：

1）全面规划、合理布局是防止洪水成灾，保护人民生命财产的重要措施。在规划上、中、下游河流的防洪工程时，要统筹兼顾，全面考虑防洪、排涝、灌溉、发电、航运等综合利用的效益。

2）有重点、分阶段地进行规划，分清轻重缓急，做到尽全力防止毁灭性灾害，消除普通灾害，逐步提高防洪标准。以小型为主并不排斥大中型工程，相反地需要辅以必要的大中型骨干工程，才能做到大、中、小结合，形成完整的防洪体系。

3）防洪工程的总体规划应按近期和远期相结合的原则来考虑。由于防洪工程的建设费用比较大，所以要对所期工程作出分期建设的安排并为远期发展留有余地，这样，既能节省初期投资，又能及早地发挥工程设施的作用。

4）对原有防洪工程的改建和扩建，应从实际出发，充分利用和发挥原有工程效能，有计划、有步骤地加以改造，使其逐步达到完善和合理化。

5）为了减少下泄洪峰流量，减少工程造价，在可能条件下，尽量采取分洪、截洪和排洪。

（3）河道防洪安全规划：

1）设计堤线：设计水面线的推算基础，根据现场实地勘察，现有堤线基本合理，且两岸已布满建筑，故维持原堤线基本不变，按现有堤线进行整治。

2）控制断面：以现有河道为基础，经过清淤，河床整治以后，能通过设计标准洪水，使堤防在现有高程基础上少加高或不加高，河床宽度采取分段设计控制断面。小于控制断面的按设计控制断面扩宽，大于控制断面的维持不变。

3）阻水桥梁改建：按照设计水位计算有效行洪断面，采取加孔、扩大河道断面的办法使桥梁壅水通过过水断面的加大而化解。

4）排涝泵站规划：雨水管渠入支流设排水涵闸，与支流河道交汇处建堤排站。

5）回水建筑物：近期修建回水堤，远期修建防洪闸，在白河遭遇百年一遇洪水时，为防止白河水倒灌，防洪闸关闭。防止内涝，需增设排涝泵站。

二、堤防分类

堤防指在江、海、湖、海沿岸或水库区、分蓄洪区周边修建的土堤或防洪墙等，如图1－1所示。

沿河、渠、湖、海岸或行洪区、分洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物称为堤防。堤防是世界上最早广为采用的一种重要防洪工程。筑堤是防御洪水泛滥，保护居民和工农业生产的主要措施。河堤约束洪水后，将洪水限制在行洪道内，使同等流量的水深增加，行洪流速增大，有利于泄洪排沙，此外堤防还可以抵挡风浪及抗御海潮。堤防的建设，一般都与河道整治密切结合。例如，为了扩大河道泄洪能力，除加高培厚堤防还要采取疏浚河道、裁弯取直、改建退建以及及时清除河道内的阻水障碍物等措施。为了巩固堤防，需要修建河道流势的控导工程和险工段的防护工程等。堤防按其修筑的位置不同，可分为河堤、江堤、湖堤、海堤以及水库、蓄滞洪区低洼地区的围堤等；堤防按其功能可分为干堤、支堤、子堤、遥堤、隔堤、行洪堤、防洪堤、围堤（圩垸）、防浪堤等；堤防按建筑材料可分为土堤、石堤、土石混合堤和混凝土防洪墙等。

堤防的断面型式应按照因地制宜、就地取材的原则，根据堤段所在的地理位置、重要程度、堤址地质、筑堤材料、水流及风浪特性、施工条件、运用和管理要求、环境景观、工程造价等因素，经过技术经济比较，综合确定。

堤防工程按结构形式主要有三类：一是土堤，二是混凝土或钢筋混凝土堤，三是土石混合堤。

1.土堤

土堤是我国江河、湖、海防洪广为采用的堤型。土堤具有工程投资较省，施工条件简单，就近取材，原材料采运方便，施工方式简单，施工效率高，能适应地基变形，便于加修改建，易于作绿化处理，对城市景区优化等优点，堤防设计中往往作为首选堤型，我国大多数堤防采用均质土堤。土堤边坡较缓，地基与地基接触面较大，地基应力较小，整体沉降变形较小，沉降差较大，对地基土层承载力的要求不高，适用于软弱地基。但土堤边坡较缓，占用面积空间不大，堤身填筑材料需求较多，其防渗、防冲的可靠性以及抗御超额洪水与漫顶的能力较弱。因此，在进行土堤设计时应充分考虑堤防的占地、土料储量问题和做好防冲刷的处理措施，设计中根据水流冲刷影响情况，往往在临水面采用草皮护坡、浆砌石护坡或混凝土护坡。对地质较差、有软弱土层存在、地基处理难度较大或不经济、波浪较大、堤身较高的堤段，宜采用此堤型。如湛江市的太平海堤，主要是对原堤身进行培厚加高，该工程沿线环海滩地开阔，土料资源丰富，按照因地制宜、就地取材，节省工程投资原则，从工程投资、工程占地、对地基土层承载力的要求及施工难易等方面进行比较后，设计选用均质土堤堤型。土堤顶高程6.5～7.0m，浆砌石防浪墙高度为1.0m，墙顶高程为7.5～8.0m，堤顶宽度为4.0m，上下游坡比均取为12，上游边坡采用混凝土护坡，混凝土厚度为15～18cm，下设碎石垫层、土工布一层，下游边坡采用草皮护坡（图1－2）。从目前已完成施工的堤段情况看，此堤型较之混凝土或钢筋混凝土堤型大大节省了工程投资。图1－3和图1－4所示为两种护坡土堤。

2.钢筋混凝土堤

如图1－5～图1－7所示，混凝土、钢筋混凝土堤工程占地少，用土量少，抗冲刷能力强，风浪爬高小，因而安全超高也小。堤防的整体性能较好。但对软基的适应能力差，且造价高。此堤型适合于地质较好，虽有软弱土层存在，但经地基加固处理后在经济上合理，河道行洪断面小，须征用土地较多，且堤岸受冲刷严重的地段。

3.土石混合堤

土石混合堤是一种应用较为广泛的堤型，为土堤前坡采用钢筋混凝土或浆砌石挡土墙，可减少堤防占用河道、耕地，也可用路堤结合情况。如湛江市城市防洪工程赤地江堤段，赤地江河段位于赤坎城区，与南桥河及北桥相连接，两岸为湛江市今后的主要开发地区，也是城市规划的绿化风景带。

赤坎江堤防堤型结合景观、行洪及节省了征占地等要求，堤顶超高采用1.5m，控制河底高程不高于1.5m，设计采用浆砌石防洪墙形式，墙顶高程高于设计防洪线1.5m，墙迎水面铅直，墙下游坡坡比10.5，墙顶板顶高程为－1.5m。墙后设土堤，堤顶高程较墙顶低1.0m，堤顶宽度为6.0m。如图1－8所示。赤坎江采用此堤型，既减少了占用河道面积、满足了行洪，节省了征占地费用，又利用城市美化建设，结合环保、绿化等建设，赤坎江两岸堤防在满足防洪功能的同时，也美化了城市环境。

4.堤岸防护

堤岸防护工程一般可分为坡式护岸（平顺护岸）、坝式护岸、墙式护岸等几种。

（1）坝式护岸。坝式护岸是指修建丁坝、顺坝等，将水流挑离堤岸，以防止水流、波浪或潮汐对堤岸边地的冲刷，这种形式多用于游荡性河流的护岸。

坝式护岸分为丁坝（图1－9）、顺坝、丁顺坝、潜坝四种形式，坝体结构基本相同。

坝式护岸布置可选用丁坝、顺坝及丁坝、顺坝相结合酌句头丁坝等形式。修建丁坝，顺坝将水流挑离堤岸，以防止水流、波浪或潮汐对堤岸边坡的冲刷，这种形式多用于游荡性河流的护岸。

现有传统丁坝结构通常采用土心外裹护防冲材料的型式，一般分为土心、护坡和护脚三部分。

丁坝是一种间断性的有重点的护岸形式，具有调整水流的作用。在河床宽阔、水浅流缓的河段，常采用这种护岸形式。

丁坝坝头底脚常有垂直漩涡发生，以致冲刷为深塘，故坝前应予保护或将坝头构筑坚固，丁坝坝根需埋入堤岸内。

（2）墙式结构。

1）形式。坡度大于45°，迎水面采用块石和条石也可采用混凝土、毛石混凝土浇筑，后方以土料填筑为主。

2）优点。断面小，土方量少；施工中以石方掩护土方，减少土方流失，适用于小潮低潮位附近、滩面高程比较低的围堤工程；爬高小。

3）缺点。地基应力集中，地基要求高（一般在基床上）；波浪反射大，以立波为主，时常引起底流速增大易产生堤角冲刷；堤前有破波，浪压力作用强烈，对堤身破坏性大；破坏以后难修复。

在水流冲刷严重的河岸，应加强护基措施，即墙式护岸（图1－10）。

墙式护岸是指顺修筑堤岸竖直陡坡式挡墙，墙式护岸也称重力式护岸（图1－11），顺堤岸设置，具有断面小、占地少的优点，但要求地基满足一定的承载能力。墙式护岸可分为直立式、陡坡式、折线式、卸荷台阶式等。

（3）护坡式结构：

1）形式。坡度小于45°，堤身以土料填筑为主，也有碾压砂卵石填筑，迎水面设护坡。

2）护坡种类。干砌块石或条石、浆砌块石、抛石、混凝土预制板、现浇筑整体混凝土、沥青混凝土、人工块体、水泥土和草皮护坡。

3）特点。迎水面坡度缓慢、稳定性好、堤前反射小；堤身宽度大，地基应力引起的堤身变形适应性强，便于修复。

4）缺点。波浪爬高大；在滩地高程比较低的情况下，由于施工时往往要求先堆土方、后做护坡，容易导致土方流失。所以常应用在小潮高潮位以上的高滩围垦海堤工程。

斜坡式堤分类：单坡指坡度自上而下只有一种；折坡指坡面有一折点，折点的上、下为两种不同的坡度；复坡是在坡面的某一高程上设置平台，构成复式斜坡，复坡的平台高程一般在设计水位附近。

堤防护岸工程通常包括水上护坡和水下护脚两部分。

水上与水下之分均对枯水施工期而言，护岸工程的施工原则是先护脚后护坡。

a.坡式护岸。顺岸坡及坡脚一定范围内覆盖抗冲材料，抵抗河道水流的冲刷。这种护岸形式对河床边界条件改变和对近岸水流条件的影响均较小，是一种较常采用的形式，如图1－12所示。

（a）护脚工程施工技术。下层护脚为护岸工程的根基，其稳固与否，决定着护岸工程的成败，实践中所强调的“护脚为先”就是对其重要性的经验总结。护脚工程及其建筑材料要求能抵御水流的冲刷及推移质的磨损；具有较好的整体性并能适应河床的变形；较好的水下防腐朽性能；便于水下施工并易于补充修复。水下护脚工程位于水下，经常受水流的冲击和淘刷，需要适应水下岸坡和河床的变化，所以需采用具有柔性结构的防护形式，常采用的有抛石护坡、石笼护脚、沉枕护脚、铰链混凝土板沉排、铰链混凝土板－聚酯纤维布沉排、铰链式模袋混凝土沉排、各种土工织物软体沉排等。

（b）护坡工程施工技术。护坡工程除受水流冲刷作用外，还要承受波浪的冲击及地下水外渗的侵蚀。其次，因处于河道水位变动区，时干时湿，这就要求其建筑材料坚硬、密实、能长期耐风化。水上护坡工程是堤防或河岸坡面的防护工程，它与护脚工程是一个完整的防护体系。护坡工程的型式很多，目前，常见的护坡工程结构型式有砌石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土板护坡和模袋混凝土护坡、植草皮、植防浪林护坡等。

砌石护坡应按设计要求削坡，并铺好垫层或反滤层。砌石护坡包括干砌石护坡、浆砌石护坡和灌砌石护坡。

b.干砌石护坡。干砌石砌筑可分为面石和腹石，面石是指护坡表面的砌石层，嵌缝石是紧固面石的辅助石料，腹石是填充在面石后面的石料。面石的块重和厚度是通过设计计算确定的，其块重应符合设计要求。原规程对于干砌石护坡面石石料曾要求单块重量不小于25kg、最小边长不小于20cm，考虑各地护坡设计和石料供应条件存在较大差异等因素，修订时进行了简化。

护坡厚度是指面石和腹石加起来的厚度。

坡面较缓（1.02.5～1.03.0）、受水流冲刷较轻的坡面，采用单层干砌块石护坡或双层干砌块石护坡。干砌石护坡应由低向高逐步铺砌，要嵌紧、整平，铺砌厚度应达到设计要求；上下层砌石应错缝砌筑。

坡面有涌水现象时，应在护坡层下铺设15cm以上厚度的碎石、粗砂或砂砾作为反滤层。封顶用平整块石砌护。

干砌石护坡的坡度，根据土体的结构性质而定，土质坚实的砌石坡度可陡些，反之则应缓些。一般坡度1.02.5～1.03.0，个别可为1.02.0，如图1－13所示。

c.浆砌石护坡。坡度在11～12之间，或坡面位于沟岸、河岸，下部可能遭受水流冲刷冲击力强的防护地段，宜采用浆砌石护坡。浆砌石护坡由面层和起反滤层作用的垫层组成。面层铺砌厚度为25～35cm，垫层又分单层和双层两种，单层厚5～15cm，双层厚20～25cm。

原坡面如为砂、砾、卵石，可不设垫层。对长度较大的浆砌石护坡，应沿纵向每隔10～15m设置一道宽约2cm的伸缩缝，并用沥青或木条填塞。

浆砌石护坡，应做好排水孔的施工，如图1－14所示。

d.灌砌石护坡。灌砌石护坡（图1－15）要确保混凝土的质量，并做好削坡和灌入振捣工作。

坡式护岸的上部护坡的结构型式和下部护脚部分的结构型式应根据岸坡情况、水流条件和材料来源，采用抛石、石笼、沉排、土工织物枕、模袋混凝土块体、混凝土、钢筋混凝土块体、混合型式等，经技术经济比较选定。河道混凝土面板护坡如图1－16所示。

在堤防工程设计中，不可避免的遇到不同的地质、地形、水文、施工、筑堤材料等多方面的因素制约，合理的考虑堤防型式尤为重要，堤防的型式是多样的，要综合考虑，灵活应用。例如，在一般设计中，还会经常遇到复核式堤，迎水面由重力式及斜坡混合组成，如图1－17所示。

（a）迎水面上部斜坡，下部陡墙，陡墙顶在平均高潮位附近。

（b）迎水面下部斜坡式抛石棱体，上部陡墙，棱体顶在平均高水位附近。

一般情况下：地质条件较差、堤身相对较高的堤段，海堤断面宜选择斜坡式；地基条件较好、滩涂面较高的堤段，或者有软弱土层存在，但经地基加固处理后在经济上合理的堤段，堤断面宜选择陡墙式；地质条件较差、水深大、受风浪影响较大的堤段，堤断面宜选择混合式。

e.生态护坡。生态护坡是为防止水土流失和洪水灾害，沿江河两岸坡地植种草，用以保持水土、稳固堤岸、阻挡洪水波涛对防洪堤岸冲击侵蚀的工程。

生态护坡应当是从护坡设计阶段便从生态保护为核心考虑的一种系统护坡方案。生态护坡需要考虑到人工护坡对水土环境、水生动植物、周边生态环境、护坡材料的环保性以及可持续使用及维护的生态保护关系，是一个系统的符合自然生态环境的护坡系统。简单地种树植草而没有考虑自然环境的整体和谐性并不是真正的生态护坡。

（a）人工种草护坡。人工种草护坡，是通过人工在边坡坡面简单播撒草籽的一种传统边坡植物防护措施。多用于边坡高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。

特点：施工简单、造价低廉等。

缺点：由于草籽播撒不均匀，草籽易被雨水冲走，种草成活率低等原因，往往达不到满意的边坡防护效果，而造成坡面冲沟，表土流失等边坡病害，导致大量的边坡病害整治、修复工程，使得该技术近年应用较少。

（b）液压喷播植草护坡。液压喷播植草护坡，是国外近十几年新开发的一项边坡植物防护措施，是将草籽、肥料、黏着剂、纸浆、土壤改良剂上、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀，通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草施工的。

特点：①施工简单、速度快；②施工质量高，草籽喷播均匀，发芽快、整齐一致；③防护效果好，正常情况下，喷播一个月后坡面植物覆盖率可达70%以上，两个月后形成防护、绿化功能；④适用性广。目前，国内液压喷播植草护坡在公路、铁路、城市建设等部门边坡防护与绿化工程中使用较多。

缺点：①固土保水能力低，容易形成径流沟和侵蚀；②施工者容易偷工减料做假，形成表面现象；③因品种选择不当和混合材料不够，后期容易造成水土流失或冲沟。

（c）客土植生植物护坡。客土植生植物护坡，是将保水剂、黏合剂、抗蒸腾剂、团粒剂、植物纤维、泥炭土、腐殖土、缓释复合肥等一类材料制成客土，经过专用机械搅拌后吹附到坡面上，形成一定厚度的客土层，然后将选好的种子同木纤维、黏合剂、保水剂、复合肥、缓释营养液经过喷播机搅拌后喷附到坡面客土层中。

优点：①可以根据地质和气候条件进行基质和种子配方，从而具有广泛的适应性；②客土与坡面的结合牢固；③土层的透气性和肥力好；④抗旱性较好；⑤机械化程度高，速度快，施工简单，工期短；⑥植被防护效果好，基本不需要养护就可维持植物的正常生长；⑦该法适用于坡度较小的岩基坡面、风化岩及硬质土砂地，道路边坡，矿山，库区以及贫瘠土地。

缺点：要求边坡稳定、坡面冲刷轻微，边坡坡度大的地方、已经长期浸水地区均不适合。

（d）平铺草皮。平铺草皮护坡，是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。

优点：施工简单，工程造价低、成坪时间短、护坡功效快、施工季节限制少。

适用于附近草皮来源较易、边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程。是设计应用最多的传统坡面植物防护措施之一。

缺点：由于前期养护管理困难，新铺草皮易受各种自然灾害，往往达不到满意的边坡防护效果，而造成坡面冲沟、表土流失、坍滑等边坡灾害。导致大量的边坡病害整治、修复工程。近年来，由于草皮来源紧张，使得平铺草皮护坡的作用逐渐受到了限制。

（e）生态袋护坡。生态袋护坡，是利用人造土工布料制成生态袋，植物在装有土的生态袋中生长，以此来进行护坡和修复环境的一种护坡技术。

优点：透水、透气、不透土颗粒、有很好的水环境和潮湿环境的适用性，基本不对结构产生渗水压力。施工快捷、方便，材料搬运轻便。

缺点：由于空间环境所限，后期植被生存条件受到限制，整体稳定性较差。

（f）网格生态护坡。网格生态护坡，是由砖、石、混凝土砌块、现浇混凝土等材料形成网格，在网格中栽植植物，形成网格与植物综合护坡系统，既能起到护坡作用，同时能恢复生态、保护环境。

网格生态护坡将工程护坡结构与植物护坡相结合，护坡效果非常好。其中现浇网格生态护坡是一种新型护坡专利技术，具有护坡能力极强、施工工艺简单、技术合理、经济实用等优点，是新一代生态护坡技术，具有很大的实用价值，如图1－18和图1－19所示。

5.堤防工程的级别及设计标准

（1）堤防工程的防洪标准及级别。堤防工程是为了保护防护对象的防洪安全而修建的，其自身并无特殊的防洪要求。因此，堤防工程的防洪标准主要由防护对象的防洪要求而定。现行《防洪标准》（GB　50201—2014）中，防护对象的防洪标准见表1－1。如果一个防护区范围较大，当各类防护对象可以分别防护时，按各防护对象的重要程度，由防护对象的防洪标准分别确定堤防工程的防洪标准；如果不能分别防护时，为了保证主要防护对象的防洪安全，应按《防洪标准》（GB　50201—2014）规定选取各防护对象中标准较高的防洪标准，确定堤防工程的防洪标准。堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定。

（2）防洪堤工程的级别。设计高水位由洪水控制的河段，防洪堤工程的级别应按照防洪堤的防洪标准并兼顾河道等级确定（表1－2）。

在水利水电工程设计中确定相关建筑物级别是一项重要内容，根据建筑物级别再确定防洪标准和相关安全系数等。水利水电枢纽工程按其规模、效益及在国民经济中的重要性分等，再根据建筑物的性质和重要性再分级，这种先分等再分级的做法反映了水利水电工程的特点。堤防工程为线型分布工程，其级别按《堤防工程设计规范》的规定需按防护区防洪标准确定，没有采用水利水电通用的建筑物的分级方法，但为什么须由防洪标准确定堤防工程级别而不按所属的工程等别确定其级别没有做任何说明。而实际设计工作中，防洪标准往往受历史背景、上下游左右岸平衡、拆迁征地等政策处理、地形条件等多方面影响，有时需适当提高防洪标准或降低防洪标准，按防洪标准确定堤防工程级别的规定需要相应调整堤防工程级别。如浙江省在城防工程建设中规定县城（为一般城镇非农业人口小于20万人）为50年一遇防洪标准，按3级堤防标准建设，而按防洪标准确定堤防工程级别其堤防工程级别应为2级。在杭嘉湖圩区整治中防洪标准一律采用20年一遇标准，按防洪标准确定堤防工程级别的规定不论圩区规模大小统一按4级堤防标准建设，大中型圩区由于堤线长出险的几率反而比小型圩区大。如果按治涝面积确定工程等别再分级，大中型圩区就可按3级以上堤防标准建设，不会降低大中型圩区的安全保证率。

《堤防工程设计规范》（GB　50286—2013）2.1.2条同时规定：遭受洪灾或失事后损失巨大，影响十分严重的堤防工程，其级别可适当提高；遭受洪灾或失事后损失及影响较小或使用期限较短的临时堤防工程，其级别可适当降低。

2.1.3条规定：海堤的乡村防护区，当人口密集、乡镇企业发达、农作物高产或水产养殖产值较高，其防洪标准可适当提高，海堤的级别也相应提高。但在具体实施中，除非规划已作了明确规定，否则，当防洪标准已定的情况下，由设计单位来提高或降低堤防级别可能性不大。

堤防是保证防护对象防洪安全的重要屏障，任一段堤防失事倒堤进水都将对保护区造成重大灾害，因此堤防工程虽然为线型分布工程，闭合的堤防工程仍然可视为一个水利枢纽工程，水利水电工程先分等再分级的方法显然也适用于堤防工程。

按防洪标准确定堤防工程的级别在以下4个主要方面值得商榷。

1）显著降低农防工程的级别。由表1－2可知，Ⅰ等农防工程的堤防级别仅与Ⅲ等城防工程相当，作为保护人口150万人以上，农田保护面积20万hm2以上的Ⅰ等农村保护区，相当于3个县的农村人口或区域面积，而Ⅲ等城市保护区仅为人口20万～50万人的中等城市，一般为地级市或县级市。而且由于农村堤防线路长，实际出险的几率比线短的城防工程要大得多。

2）造成防洪工程主要建筑物的级别不配套。按水利水电工程分等指标，保护重要城市的防洪工程为Ⅱ等工程，其主要建筑物为2级，而按防洪标准确定堤防工程级别为1级，同样是防洪的主要建筑物其级别不同，不论就高还是就低或是取不同的级别，都与先分等再分级的规定或防洪标准确定堤防级别存在矛盾。

3）统计概率意义上的防洪标准具有不确定性，由不确定性的标准确定堤防级别将造成堤防级别的不确定性。建筑物级别是一个确定性概念，防洪标准是一个统计概念，设计规定达到多少年一遇的防洪标准是否刚好达到其相应标准对应的洪峰流量（水位）有不确定性。如一场特大暴雨洪水可能导致洪水统计参数的调整，有可能使原设计20年一遇过流量能力不能满足新的统计参数20年一遇标准的过流量，即原设计为20年一遇防洪标准堤防工程按新的洪水资料统计实际可能为10年或15年一遇防洪标准，洪水标准降低了与堤防级别就不能对应。相反，也有可能随着系列的沿长，实际防洪能力可能超过20年一遇标准，堤防级别与防洪标准也不能对应。再者，洪峰流量、洪水位量测不仅存在误差，而且样本、统计方法也影响计算结果，甚至即使同样的样本按相同的统计方法计算，由于把握的重点不同，经验参数的取值往往不同，不同人的计算结果很难相同，这些计算误差可能影响防洪标准的确定。

4）防洪标准的调整直接引起堤防安全加高等的调整。防洪标准的确定受地理条件、政策处理、经济条件限制，在编制江河流域规划或流域防洪规划时，需根据实际情况作适当调整，有的需适当提高标准，有的不得不维持相对较低的防洪标准。对于提高防洪标准的堤防工程其级别也相应提高，其堤顶安全加高也加大，防洪标准提高意味其出现的几率越低，其安全加高取小值也许更合理，如大坝设计中校核洪水的安全加高低于设计洪水的安全加高。虽然堤防工程本身不存在防洪标准问题，但对于防洪标准过低的土质堤防，漫堤过水极易形成倒堤，所以需要比较大的安全超高。对于维持较低防洪标准的堤防工程，常规的思路是把堤防做得牢固点或安全裕度留得足够一点，但按防洪标准确定堤防级别反而是降低了堤防的安全裕度，堤顶宽度变窄了、相关的安全系数降低了、堤顶加高也降低了。防洪标准的调整需对应调整堤防工程级别显然与现行其他水工建筑物安全加高等规定存在矛盾。在水利水电工程中通常提高建筑物级别而不调整防洪标准，提高防洪标准而不改变建筑物级别。

5）间接提高防护对象的防洪标准后造成防洪标准与堤防级别之间的关系混乱。堤防的防洪标准本质上是反映河道的安全泄流能力的一个指标，在保证河道的泄洪能力不变的情况下，防护对象的防洪标准可以通过上游建设防洪水库、设立滞洪区分洪等措施削减洪峰流量来实现。三峡水库建成后下游防洪标准提高了几个等级，防护区的防洪标准已经提高，已建成的堤防其级别不可能提高，新建堤防需要与老堤防高程衔接，同时按保护区新的防洪标准确定其级别，这样就造成了同样的防洪标准有不同的堤防级别，同样的堤防级别对应不同的防洪标准。防洪标准与堤防标准本来就不存在一一对应关系，硬行规定由防洪标准确定堤防级别也无法保证其对应关系。

按工程等别确定堤防级别的合理性分析。由防洪标准确定堤防工程级别有值得商榷处，如果按所属工程等别划分其堤防级别又有何合理性呢？

1）可提高农防工程的建设标准。由于农村经济远远落后于城市，农村水利与城市水利总是处于弱势地位，农村水利普遍采取政府补一点、集体出一点、农民投一点的“三个一点”政策，致使建设标准低，得不到及时养护。国家对农村水利的重视和城乡统筹发展内在要求，为掀起新一轮农村水利建设带来难得机遇，需要利用有利时机改善农村水利的薄弱环节。堤身单薄质量差是农村河道堤防的现状，在不提高防洪标准情况下提高农村河道堤防建设级别可提高堤防的安全度，对改善农村生产生活条件保障粮食安全具有重要现实意义。

2）可把重点放在堤防结构安全上。防洪标准越高堤防越高，万一倒堤其损失更大。堤防失事十之八九为堤防基脚淘空、滑坡、管涌等原因造成，很少是由于洪水超过防洪标准漫顶造成的。浙江省在城防建设中有关降低堤防安全超高的探索有这方面的因素考虑。北方干旱区，适当的河道整治就可提高相应的防洪标准，经技术经济比较可适当提高防洪标准，而南方多雨区单一通过堤防建设提高其防洪标准有时候会显得力不从心，只能与洪水共处。如浙江省平阳县的水头镇由于上游来水大又受潮水顶托，一年常遭受多次洪水侵袭，当地农房也把厨房都放在2楼，1楼不住人只放可以搬动的物品，洪水来时搬至2楼。山区小流域如把防洪标准定得高，需要拓宽河道，但拓宽河道又需占用耕地，有的需要把改造成的农田全部还河，才能满足防洪要求。山区人多地少立地条件差，必须针对山区的特点采取一个人与洪水共存的“防冲不防淹”的防洪模式，应按照“冲而不垮、漫而不倒”要求确定堤防结构形式，防洪标准可以按5年一遇或者更低的标准设计，而水流对冲部位堤防采用更高的安全超高和浆砌石、混凝土硬化方式。

3）强化水利水电工程先分等再分级的统一规定。先分等再分级的规定充分考虑水利水电工程的特点，工程等别越大说明其在国民经济的重要性越大，相应主要建筑物的级别要高，而次要建筑物、临时建筑物可适当降低级别可显著降低建设成本，把好钢用在了刀刃上。按所属工程等别进行建筑物分级，堤防上各种建筑物的级别可以按其重要性对应确定，避免相互矛盾。