生态堤防设计问题与原则分析

□张家灵(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院)



生态堤防设计问题与原则分析

□张家灵(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院)

摘要：我国幅员广阔、水系发达，千百年来地方堤防的设计施工问题一直是紧邻水系区域面临的极为现实的问题。随着现代社会经济的快速发展和经济发展模式的逐渐转变，生态堤防的设计理念受到广泛的关注和肯定，逐渐成为堤防设计遵循的重要原则，成为堤防设计的未来理念。本文将立足于生态堤防设计的实际，结合重庆市南岸区广阳岛防洪护岸综合整治二期工程（以下简称广阳岛工程）的生态堤防设计实例，对其具象应用中的问题和应该遵循的原则进行简要分析。

关键词：生态堤防；设计；问题与原则

0前言

堤防是人们对河流进行规划管理的重要形式，可以说堤防在我国发展完善的历史上占有重要地位，但是河流的河道、流量、洪峰等基本属性都是自然生态环境决定的，对河流属性的人为干扰客观上造成了河流上游和下游的生态环境链衔接，导致区域生态失衡或者造成更加严重的后果。在可持续发展观念的指导下，堤防的生态化建设逐渐成为堤防建设的主流思想，在堤防设计施工阶段充分考虑堤防的自然生态因素成为一种共识，因此文章结合重庆市南岸区广阳岛防洪护岸综合整治二期工程对生态堤防设计问题与原则的分析具有鲜明的现实意义。1生态堤防设计面临的问题

以广阳岛工程为例，因为工程本身所处的位置为人口密集区，同时堤防的上下游还有为数众多的自然生态保护区，工程设计需要考虑水文、地质、社会经济、生态环境等多方面因素。1.1水文方面

广阳岛位于长江上游，又地处我国地质一二阶梯的交汇处，枯水期较长，水位变化较小；中水期较短，水位变化较快；汛期多峰，常出现水位暴涨暴落现象。1945年9月的洪水，其水位和流量分别达到了惊人的189.68 m和73800 m3/s，由此可见生态堤防的设计首先要面对的就是剧烈的水位变化和洪水冲击问题。

1.2地质方面

广阳岛环岛多为土质岸坡，岸坡常年遭受洪水的冲刷和侵蚀，库岸再造明显，局部岸段出现崩岸。同时在河水流速较缓的北坡，因为三峡水库蓄水产生的淤积现象较为严重，在河漫滩上的堆积厚度1～5 m，在冲沟及低洼地带的堆积厚度可达7 m，淤泥本身的结构性较差，大量厚度极高的淤积给堤防的施工带来了较大困难。1.3社会及生态方面

如前文所述广阳岛本身是一个人口较多，且自然环境较为秀美的地域，因此区域居民的生活和周围的生态环境保护成为工程设计必须要考虑的重要因素。具体而言涉及到施工时间的选择；施工导流的方式、位置；导流建筑物的设计；料场的选址与开采。整个工程应该在长江流域水流较为平缓的时间段内进行，以减少施工风险；施工倒流首先要从工程安全的角度考虑，其次要最大限度的降低对区域经济活动和生态环境的破坏；导流建筑物的设计应在保证工程使用功能的同时，尽量考虑区域旅游经济和生态环境保护的需求；料场作为一个重要污染源，其本身的位置必须在人口密集区的下游、下风向。

2生态堤防建设的必要性

重庆市南岸区广阳岛防洪护岸综合整治二期工程是重庆市重要的堤防施工工程，这一工程的施工既有社会经济发展需求的必要性，也有自然生态保护的需求的可能性，本文将以这一堤防工程为例对生态堤防建设的必要性进行简要分析。

2.1防洪

通过本工程的建设，将使工程达到50年一遇防洪标高。

2.2改善岛上交通

根据重庆市主城区茶园—鹿角W标准分区（广阳岛）控制性详细规划(修编），广阳岛环岛一周将形成一条贯穿全岛的环岛公路，但由于广阳岛环岛分布多为土质岸坡，岸坡常年遭受洪水的冲刷和侵蚀，库岸再造明显，局部岸段甚至出现崩岸，通过本护岸工程的建设，稳定道路外侧岸坡，为广阳岛环岛路的建设提供安全可靠的基础平台。同时，随着护岸工程的建成，还会形成沿江的自行车道、人行步道等交通网络系统，满足市民健身、休闲娱乐的需要。

2.3整治长江沿线的堤防生态

本工程沿线多为土质岸坡，分布参差不齐且有多处陡崖，三峡工程建成蓄水后，库岸长期浸泡在较高水位下有一个再造过程，垮塌的土石方将淤积在河道内，影响行洪和航运。工程采用多种组合结构形式进行岸坡防护，并采用植物护坡等多种措施进行固坡。工程建设后将使岸线变得平滑顺畅、岸坡稳固牢靠，对固化河道、稳定河势等有积极作用，为三峡水库175 m水位运行提供稳定的库岸，同时可以消除滑坡、岸坡垮塌等地质灾害隐患。

2.4保护区域生态环境

本工程除了进行斜坡绿化外，还根据景观规划设计在不同节点位置不同高程设置宽度不等的亲水休闲平台，人行步道、自行车道等。本工程建成后，沿江可形成宽阔的绿化带，种植花草，兴建各种亲水性建筑，形成优美的生态环境，为市民提供休闲娱乐的场所，提高工程区的环境质量。

3生态堤防设计执行原则分析

3.1堤线的布置

堤线是现代堤防设计施工的基础，只有完成堤线的布置才能保证下一阶段堤防设计建设工作的正常展开，堤防设计过程中根据《堤防工程设计规范》工程堤线的设计应该考虑以下几项原则。

3.1.1因势利导原则

按照河流的走势与流向、河流沿岸区域的地势高低变化进行堤线布置，保证堤线与河流洪水主流线之间保持大致平行。3.1.2一致性原则

河流的左右岸、上下游应该根据堤线的这一布置理念，在各自区域内明确相应的堤线位置，对已建和拟建工程进行统筹兼顾，保证实际工程建设与设计工程建设保持较高的一致性。

3.1.3平顺原则

河流各个流域之间的衔接应该保证缓和，确保河道上的航运安全。

3.1.4整体性原则

结合河道地形、地质条件综合考虑防洪、交通、护岸、城市建设、沿岸绿化等因素，提升工程的综合效益。

3.2防洪标准的明确

3.2.1安全性原则

防洪标准是堤防设计最主要的参考标准，其选择的科学与否将会直接影响堤防最基础的防洪性能，所以安全性原则贯穿地方设计的全生命周期，是需要第一位考虑的重要原则。

就光阳岛工程而言，具体的防洪标准设计工作依据《防洪标准》进行，规定要求处于山区环境下的城市堤防防洪标准设计应该充分考虑到区内不同海拔区域的防洪需求，从洪水量级角度出发，对不同量级的洪水可能导致淹没的区域进行仿真划定，根据不同量级洪水淹没区域所造成的损失确定防洪标准。此次工程所处的广阳岛沿岸地区为低洼地带，后方人口居住区的海拔位置较高，自身的防洪性能较佳，在不同量级的洪水模拟中其淹没面积变化不大，所以防洪标准重现期暂定为20-50年。

3.2.2整体性原则

现代生态提防的设计并不是一种孤立的防洪堤设计，设计形成的提防需要兼顾空间上和时间上的整体性，其中空间上的整体性是指，同一时间点上，经济效益、社会效益和生态效益的有机结合；而时间上的整体性，是指地方短期的综合效益与长期的综合效益之间的有机结合。

就广阳岛工程而言，根据《重庆市主城区城市防洪规划》（2006-2020）规定，南岸的主体防洪堤防对洪水的抗击能力应该在50年一遇的水平，为保证南岸抗洪的整体效果，所以按照50年一遇的防洪标准设防。

3.3防洪顶高程的确定

防洪顶高程是堤防抗击洪水和涌浪的重要性能参数，在堤防施工中应该根据当地的水位变化情况、风浪情况进行选择，主要的选择依据是《堤防工程设计规范》和《城市防洪工程设计规范》其中《堤防工程设计规范》规定在堤防顶高程设计中，应该根据堤防的功能情况设置允许越浪和不允许越浪两种高程标准，三级防护城市（本工程主要建筑物级别）允许越浪的顶高程加高值为0.40 m，不允许越浪的加高值为0.70 m；按照《城市防洪工程设计规范》的要求3级防护城市护岸工程安全加高值为0.50 m，综合考虑上述标准要求，结合区域环境实际，选择0.50 m作为护岸工程安全加高标准。堤顶超高的具体计算如表1所示。

表1　堤顶风浪计算表

堤顶高程=设计洪水位+堤顶超高，经水文计算沿程设计洪水位（P=2%）建堤后长江主河道侧水位为187.43～186.38 m，内河侧水位为187.44～186.32 m，据此确定沿岸堤顶高程最低为188.05 m，最高189.48 m。

4结论

生态堤防是现代堤防设计的主要形式，其自身的发展和完善将会对堤防建设和堤防周边区域造成广泛而深远的影响，因此对生态堤防设计问题与原则的分析具有鲜明的现实意义。文章从生态堤防含义及现状、应用必要性和应用原则分析三个方面对这一问题进行了简要分析，以期为生态堤防设计水平提升提供支持和借鉴。

参考文献

[1]范平.生态堤防设计问题及其设计原则探讨[J].能源与环境, 2012, 12（06）: 69-70.

[2]李佳纯.堤防设计问题及其设计原则探讨[J].科技创新与应

（责任编辑：赵鑫）

收稿日期：用, 2015, 12（06）: 129.2015-12-07

中图分类号：TV871

文献标识码：A

文章编号：1673-8853(2016)01-0021-02