生態堤防設計問題與原則分析

□張家靈(重慶市水利電力建筑勘測設計研究院)

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生態堤防設計問題與原則分析

□張家靈(重慶市水利電力建筑勘測設計研究院)

摘要：我國幅員廣闊、水系發達，千百年來地方堤防的設計施工問題一直是緊鄰水系區域面臨的極為現實的問題。隨著現代社會經濟的快速發展和經濟發展模式的逐漸轉變，生態堤防的設計理念受到廣泛的關注和肯定，逐漸成為堤防設計遵循的重要原則，成為堤防設計的未來理念。本文將立足于生態堤防設計的實際，結合重慶市南岸區廣陽島防洪護岸綜合整治二期工程（以下簡稱廣陽島工程）的生態堤防設計實例，對其具象應用中的問題和應該遵循的原則進行簡要分析。

關鍵詞：生態堤防；設計；問題與原則

0前言

堤防是人們對河流進行規劃管理的重要形式，可以說堤防在我國發展完善的歷史上占有重要地位，但是河流的河道、流量、洪峰等基本屬性都是自然生態環境決定的，對河流屬性的人為干擾客觀上造成了河流上游和下游的生態環境鏈銜接，導致區域生態失衡或者造成更加嚴重的后果。在可持續發展觀念的指導下，堤防的生態化建設逐漸成為堤防建設的主流思想，在堤防設計施工階段充分考慮堤防的自然生態因素成為一種共識，因此文章結合重慶市南岸區廣陽島防洪護岸綜合整治二期工程對生態堤防設計問題與原則的分析具有鮮明的現實意義。1生態堤防設計面臨的問題

以廣陽島工程為例，因為工程本身所處的位置為人口密集區，同時堤防的上下游還有為數眾多的自然生態保護區，工程設計需要考慮水文、地質、社會經濟、生態環境等多方面因素。1.1水文方面

廣陽島位于長江上游，又地處我國地質一二階梯的交匯處，枯水期較長，水位變化較小；中水期較短，水位變化較快；汛期多峰，常出現水位暴漲暴落現象。1945年9月的洪水，其水位和流量分別達到了驚人的189.68 m和73800 m3/s，由此可見生態堤防的設計首先要面對的就是劇烈的水位變化和洪水沖擊問題。

1.2地質方面

廣陽島環島多為土質岸坡，岸坡常年遭受洪水的沖刷和侵蝕，庫岸再造明顯，局部岸段出現崩岸。同時在河水流速較緩的北坡，因為三峽水庫蓄水產生的淤積現象較為嚴重，在河漫灘上的堆積厚度1～5 m，在沖溝及低洼地帶的堆積厚度可達7 m，淤泥本身的結構性較差，大量厚度極高的淤積給堤防的施工帶來了較大困難。1.3社會及生態方面

如前文所述廣陽島本身是一個人口較多，且自然環境較為秀美的地域，因此區域居民的生活和周圍的生態環境保護成為工程設計必須要考慮的重要因素。具體而言涉及到施工時間的選擇；施工導流的方式、位置；導流建筑物的設計；料場的選址與開采。整個工程應該在長江流域水流較為平緩的時間段內進行，以減少施工風險；施工倒流首先要從工程安全的角度考慮，其次要最大限度的降低對區域經濟活動和生態環境的破壞；導流建筑物的設計應在保證工程使用功能的同時，盡量考慮區域旅游經濟和生態環境保護的需求；料場作為一個重要污染源，其本身的位置必須在人口密集區的下游、下風向。

2生態堤防建設的必要性

重慶市南岸區廣陽島防洪護岸綜合整治二期工程是重慶市重要的堤防施工工程，這一工程的施工既有社會經濟發展需求的必要性，也有自然生態保護的需求的可能性，本文將以這一堤防工程為例對生態堤防建設的必要性進行簡要分析。

2.1防洪

通過本工程的建設，將使工程達到50年一遇防洪標高。

2.2改善島上交通

根據重慶市主城區茶園—鹿角W標準分區（廣陽島）控制性詳細規劃(修編），廣陽島環島一周將形成一條貫穿全島的環島公路，但由于廣陽島環島分布多為土質岸坡，岸坡常年遭受洪水的沖刷和侵蝕，庫岸再造明顯，局部岸段甚至出現崩岸，通過本護岸工程的建設，穩定道路外側岸坡，為廣陽島環島路的建設提供安全可靠的基礎平臺。同時，隨著護岸工程的建成，還會形成沿江的自行車道、人行步道等交通網絡系統，滿足市民健身、休閑娛樂的需要。

2.3整治長江沿線的堤防生態

本工程沿線多為土質岸坡，分布參差不齊且有多處陡崖，三峽工程建成蓄水后，庫岸長期浸泡在較高水位下有一個再造過程，垮塌的土石方將淤積在河道內，影響行洪和航運。工程采用多種組合結構形式進行岸坡防護，并采用植物護坡等多種措施進行固坡。工程建設后將使岸線變得平滑順暢、岸坡穩固牢靠，對固化河道、穩定河勢等有積極作用，為三峽水庫175 m水位運行提供穩定的庫岸，同時可以消除滑坡、岸坡垮塌等地質災害隱患。

2.4保護區域生態環境

本工程除了進行斜坡綠化外，還根據景觀規劃設計在不同節點位置不同高程設置寬度不等的親水休閑平臺，人行步道、自行車道等。本工程建成后，沿江可形成寬闊的綠化帶，種植花草，興建各種親水性建筑，形成優美的生態環境，為市民提供休閑娛樂的場所，提高工程區的環境質量。

3生態堤防設計執行原則分析

3.1堤線的布置

堤線是現代堤防設計施工的基礎，只有完成堤線的布置才能保證下一階段堤防設計建設工作的正常展開，堤防設計過程中根據《堤防工程設計規范》工程堤線的設計應該考慮以下幾項原則。

3.1.1因勢利導原則

按照河流的走勢與流向、河流沿岸區域的地勢高低變化進行堤線布置，保證堤線與河流洪水主流線之間保持大致平行。3.1.2一致性原則

河流的左右岸、上下游應該根據堤線的這一布置理念，在各自區域內明確相應的堤線位置，對已建和擬建工程進行統籌兼顧，保證實際工程建設與設計工程建設保持較高的一致性。

3.1.3平順原則

河流各個流域之間的銜接應該保證緩和，確保河道上的航運安全。

3.1.4整體性原則

結合河道地形、地質條件綜合考慮防洪、交通、護岸、城市建設、沿岸綠化等因素，提升工程的綜合效益。

3.2防洪標準的明確

3.2.1安全性原則

防洪標準是堤防設計最主要的參考標準，其選擇的科學與否將會直接影響堤防最基礎的防洪性能，所以安全性原則貫穿地方設計的全生命周期，是需要第一位考慮的重要原則。

就光陽島工程而言，具體的防洪標準設計工作依據《防洪標準》進行，規定要求處于山區環境下的城市堤防防洪標準設計應該充分考慮到區內不同海拔區域的防洪需求，從洪水量級角度出發，對不同量級的洪水可能導致淹沒的區域進行仿真劃定，根據不同量級洪水淹沒區域所造成的損失確定防洪標準。此次工程所處的廣陽島沿岸地區為低洼地帶，后方人口居住區的海拔位置較高，自身的防洪性能較佳，在不同量級的洪水模擬中其淹沒面積變化不大，所以防洪標準重現期暫定為20-50年。

3.2.2整體性原則

現代生態提防的設計并不是一種孤立的防洪堤設計，設計形成的提防需要兼顧空間上和時間上的整體性，其中空間上的整體性是指，同一時間點上，經濟效益、社會效益和生態效益的有機結合；而時間上的整體性，是指地方短期的綜合效益與長期的綜合效益之間的有機結合。

就廣陽島工程而言，根據《重慶市主城區城市防洪規劃》（2006-2020）規定，南岸的主體防洪堤防對洪水的抗擊能力應該在50年一遇的水平，為保證南岸抗洪的整體效果，所以按照50年一遇的防洪標準設防。

3.3防洪頂高程的確定

防洪頂高程是堤防抗擊洪水和涌浪的重要性能參數，在堤防施工中應該根據當地的水位變化情況、風浪情況進行選擇，主要的選擇依據是《堤防工程設計規范》和《城市防洪工程設計規范》其中《堤防工程設計規范》規定在堤防頂高程設計中，應該根據堤防的功能情況設置允許越浪和不允許越浪兩種高程標準，三級防護城市（本工程主要建筑物級別）允許越浪的頂高程加高值為0.40 m，不允許越浪的加高值為0.70 m；按照《城市防洪工程設計規范》的要求3級防護城市護岸工程安全加高值為0.50 m，綜合考慮上述標準要求，結合區域環境實際，選擇0.50 m作為護岸工程安全加高標準。堤頂超高的具體計算如表1所示。

表1　堤頂風浪計算表

堤頂高程=設計洪水位+堤頂超高，經水文計算沿程設計洪水位（P=2%）建堤后長江主河道側水位為187.43～186.38 m，內河側水位為187.44～186.32 m，據此確定沿岸堤頂高程最低為188.05 m，最高189.48 m。

4結論

生態堤防是現代堤防設計的主要形式，其自身的發展和完善將會對堤防建設和堤防周邊區域造成廣泛而深遠的影響，因此對生態堤防設計問題與原則的分析具有鮮明的現實意義。文章從生態堤防含義及現狀、應用必要性和應用原則分析三個方面對這一問題進行了簡要分析，以期為生態堤防設計水平提升提供支持和借鑒。

參考文獻

[1]范平.生態堤防設計問題及其設計原則探討[J].能源與環境, 2012, 12（06）: 69-70.

[2]李佳純.堤防設計問題及其設計原則探討[J].科技創新與應

（責任編輯：趙鑫）

收稿日期：用, 2015, 12（06）: 129.2015-12-07

中圖分類號：TV871

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853(2016)01-0021-02