堤顶高程计算与优化布置实例

李树国，王志宇

(桦川县水务局，黑龙江 桦川 154300)

堤顶高程计算与优化布置实例

李树国，王志宇

(桦川县水务局，黑龙江 桦川 154300)

随着广州南沙新区成为我国第6个国家级新区，已将其规划定位为服务内地、链接港澳的商业服务中心、科技创新中心和教育培育基地，建设临港产业配套服务合作区，要构建互联网与物联网有机结合的智慧岛及宜业宜居的生态滨海新城。南沙区的灵山岛因水而生，在灵山岛城市景观堤防建设上，要做到城水相融，人水和谐共处，营造安全、静谧的、可持续的自然生态环境。根据相关规划，要求通过沿岸建设景观堤防及水闸形成连续防洪(潮)体系，设计防洪(潮)标准为200a一遇，在设计中对景观海堤的布置与海堤堤顶高程进行详细的计算。

生态滨海新城；景观工程；堤顶高程；优化布置

1 工程概况

南沙新区位于广州市南端，核心湾区位于南沙新区中部，起步区位于核心湾区北部。南沙区的灵山岛尖为京珠高速、灵新大道、蕉门水道、上横沥包围区域，是南沙新区CEPA先行先试综合示范区起步区的一部分。

灵山岛景观海堤工程位于灵山岛尖北岸、蕉门水道右岸京珠高速—新灵山尖涌南出口，全长3.489km，根据南沙区政府的规划要求以及《海堤工程设计规范》(SL435—2008)相关规定，该滨海景观工程海堤设计防潮标准为200a一遇，工程级别为1级工程，堤防顶部宽度60～140m[1]。

现有灵山岛尖北段堤防等级基本属2～3级，土堤土顶，基本在滩涂上直接堆填而成，据了解最早的堤防建设要上溯到几十年前，前期达标加固标准为20～50a一遇，堤前均有直立浆砌石挡墙，挡墙高有一级错台、防浪筐，堤前坡脚有较大范围的抛石护脚，堤后土坡未做任何防护处理。堤身填土由素填土、夹杂杂填土组成，成分主要为中细沙、碎石、黏土、混凝土碎块及残渣，本次达标拟对原有堤防进行加高培厚。

2 海堤优化布置

为了跟南沙新区的“钻石水乡”城市原有景观相匹配，打造一个环境质量优良、人居环境优美、生态文明发达的生态滨海新城，实现美好的南沙梦。迫切需要提高防洪、排涝能力，建立可靠的城市水安全；需要通过在灵山岛尖北段江灵北路～岸边设置一个城市与自然和谐相处、具有特色景观象征的滨海景观带，以实现陆地与江水的连接、城市与水的互融；需要通过城市设计、环境景观重塑与活动策划等手段，打造一个具有鲜活特征的城水毗邻区，因而，提出灵山岛尖北段海岸及滨海景观工程是非常必要的。

通过实际查勘，以减少拆迁和节省工程投资为原则，由于原有海堤现状堤身与堤脚基本完好连续，并且大部分堤段为近些年内重新加高加固，所以堤型设计上尽量考虑利用原有旧堤迎水面的完好堤脚基础，尽可能保持原有的海堤堤岸以及河道的走向，再结合生态景观需求来进行加高培厚设计[2]。

海堤的堤段均采用斜坡式开放绿地堤岸结构，堤顶总宽度60～140m，其中堤顶防汛通道路面宽度B=8.0m，高程H=9.5m。堤防迎水坡边坡采用不陡于1∶3的边坡与堤顶衔接，堤脚位置高程7.0m处设置一道宽度B=5.0m的观景平台兼做消浪平台，在观景平台的两侧均设置有一道防浪墙，堤防迎水面的斜坡段采用三维植被网固土植草护坡，来消弱海浪对迎水面的冲刷影响。

堤顶防汛通道路面采用C30混凝土，底部铺6%水泥石屑稳定层，堤身基础采用塑料排水板进行排水，排水板的间排距为1.5m。背水坡采用自然边坡与规划路路面衔接，背水侧坡面与环岛规划道路之间的空地，采用普通草皮护坡。

3 海堤堤顶高程计算

海堤堤顶高程计算包括3个部分：

3.1 波浪要素计算

堤段防潮堤堤顶高程按设计水位加上堤顶超高确定。波浪要素及堤顶超高按《海堤工程设计规范》(SL435—2008)和《堤防工程设计规范》(GB50286—98)中的计算公式为：

(1)

(2)

由于该防潮堤段水域周界比较规则，根据《海堤工程设计规范》(SL435—2008)附录C.0.3的规定，风区长度采用由计算点逆风向量到对岸的距离。按照堤身轴线的法线方向，就近选取国家气象站广州站水面以上离地面10m高度处的200a一遇10min平均风速作为设计风速[3]。

3.2 波浪爬高

根据《海堤工程设计规范》(SL435—2008)附录E的规定，正向来波在单一斜坡上的波浪爬高，对于迎水面带有平台复合堤型，先计算出迎水断面的折算坡度系数me。

3.3 堤顶高程确定

根据《海堤工程设计规范》(SL435—2008)第8.3.1条规定，堤顶高程应按设计(潮)洪水位加堤顶超高确定[4]，并按下式计算：

Zp=hp+Rf+A

(3)

式中：Zp为堤顶超高，m；Rf为按越浪设计累计频率13%的波浪爬高，m，按照越浪设计时，允许的越浪量q≤0.02m3/s·m；hp为设计频率下的高潮位，m；A为安全加高，m，根据规范规定，1级堤防允许越浪时取A=0.5m。

经计算，该段堤防超高计算结果见表1。

表1 堤顶超高及防浪墙顶高程计算成果表

综上所述，考虑到堤顶高程与灵山岛尖环境生态景观结合的需要，选取堤顶高程9.50m。

4 结 论

广州市南沙新区灵山岛景观工程，在滨海景观的海堤在设计过程中，首先对海堤与不同景观进行优化布置，达到人、水、城的和谐统一基础上，再对海堤的堤顶高程进行详细准确的计算，选择出合理的海堤堤顶高程对工程的投资以及后期设计衔接方案都有很重要的作用。

经过上述详细的计算得出结论：本次设计景观工程的海堤堤顶高程满足200a一遇的防潮要求。

[1]水利部水利水电规划设计总院.SL435—2008海堤工程设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2008.

[2]吴持恭.水利学[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]左东启.水工设计手册[S].北京：中国水利水电出版社，2003.

[4]祁庆和.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

1007-7596(2014)01-0084-02

2013-11-13

李树国(1964-)，男，黑龙江桦川人，工程师；王志宇(1986-)，男，黑龙江桦川人，助理工程师。

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