人类早期的文明都是农业文明，人类文明的发展和河道息息相关。人类生活， 农耕生产用水都离不开水，四大古文明都发源于河谷平原地区，依河而居，依河 而建。堤防工程是人类活动最早修建的水利工程，河谷滩地、平原土壤肥沃，灌 溉便利，是人们理想的耕种场所，但易受洪水威胁，为了抵御洪水，保卫家园， 人们便开始筑堤，将洪水限制在河道内，形成了早期的堤防工程。
根据河段的划分，中小河流一般为河流水系的河源段或上游段，多属于山区 河流，河床纵坡陡，河槽成“V”型，岸坡陡，主流归一，滩槽不明显，多存在 冲刷，偶有的滩地多已被开垦为耕地，村庄沿两岸阶地分布，洪水多由瞬时暴雨 产生，具有洪峰流量大，历时短，破坏性大的特征。工程设计如同做鞋子，鞋子 做的大还是小都可以穿着走路，但合不合脚很重要。设计一个好的堤防工程根本 前提就是对河道特性的把握和洪水的了解，在充分了解河道冲淤演化分析的基础 上做到因地制宜，因势利导，让堤防和洪水“和谐共处”。
目前堤防工程设计适用的规范为《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)， 本人通过陇南地区甘泉河堤防工程的设计，依据此规范，以技术人员的角度在此 和大家交流一下此类中小河流堤防工程设计经验及心得，总结了一下设计工作中 重要内容和易犯错误，如存在技术上的错误和不严谨，欢迎批评指正。
一、现场踏勘
现场踏勘是每个项目设计前期最基本最重要的工作，它是设计人员对工程区 河道现状和周边环境最直观的掌握；是工程设计前获得的第一手基础资料；是关 乎工程设计能否贴合实际的关键因素。通过现场观察，根据河道洪水留下的痕迹 对河道洪水特性有一个直观的了解，通过对河道冲刷情况的观察能够对河势有一 个准确的把握，清楚的了解以上内容，才能做到胸有成竹，符合实际，避免凭空 设想，闭门造车，胡乱编造。
很多设计人员在踏勘现场时脑中一片空白，不知道该看什么，该记什么，下 面就我的经验总结了以下踏勘现场需掌握的内容：
⑴调查清楚工程所在河道水系名称及结构分支；
⑵调查清楚工程区防护对象行政区域划分，道路分布及交通条件，村社名称， 学校、医院、工厂等人口密集公益单位，防护对象规模（人口户数、人口数量、 耕地面积），明确防护对象与河道的关系；
⑶查看河道现状，拍摄详细影像资料，包括河道两岸边坡岸坎，防护对象， 植被，河床物质类型，河势变化及冲淤情况，已建防洪体系、阻洪建筑物及已建 其他建筑物，两岸支沟及排水通道，历史洪水痕迹，测量水线与河道深泓线关系 等情况。
⑷对于已建堤防加固工程，要详细掌握已建堤防结构形式，量取旧堤堤顶宽 度、护坡坡比，堤后空间关系，调查推测出旧堤堤高，基础埋深，分缝填缝等重 要数据；
⑸调查清楚主要建筑材料来源、价格，料场分布，运输距离，运输方式；
⑹调查清楚工程区已建堤防常用堤型，结构形式，旧堤主要破坏形式，作为 方案比选依据；
二、 确定堤防长度
中小河流堤防工程主要任务是护村护地，由于村庄耕地的分散分布，导致堤 防跟随村庄耕地插点式分布，不可能形成完整系统的堤线分布，因此堤线布置段 落多，单段堤防长度短，河段分布范围广，内容繁杂，需进行详细统计分类，明 确各段堤线长度，行政区域、水系归属。同时一般情况下在踏勘现场时，业主会 在现场指定每个村落治理范围，设计应根据水力计算，对防洪必要性不足的段落 进行删减，合理确定治理长度。
三、 堤线布置
堤线布置是堤防工程设计中很重要的问题，关乎到工程具体实施可造作性， 工程造价，占地情况以及泄洪安全等重要问题，在布置过程中应反复进行优化调 整，主要注意问题有以下几点：
⑴留足行洪宽度，这是堤线布置的核心原则，目前行洪预留宽度的确定是依 据阿尔图宁公式计算的稳定河宽，主要由两个数据确定，一个是造床流量，另一 个是稳定河宽系数。造床流量大小涉及到洪水设计成果计算和选取频率的问题， 我建议造床流量选取常用的2年一遇洪水，不要进行调整，主要调整稳定河宽系 数。根据规范要求，稳定河宽系数取值范围为1~1.7，平原河流取1.3以上大值， 山区河流取小值，取值范围相对较大，对计算结果影响大，在大原则的基础，我 认为具体取值与现状河宽的吻合程度为依据。
中小河流人河争地情况较为严重，河道中的滩地、阶地一般均会被开垦为耕 地，泄洪宽度被挤压，均会出现稳定河宽在最小值时也无法满足的情况。对于由 于开垦耕地严重占用泄洪宽度的，在堤线布置时根据计算河宽该留足行洪宽度， 该征就征，该占就占，保证设计安全。对于村庄或已建堤防等建筑物将河道束窄， 无法满足计算泄洪宽度的，应考虑雍水问题，堤高加高。
⑵堤线布置应根据已有岸坎，耕地边缘地埂布置，最大限度减少土方挖填， 降低造价；
⑶堤线布置应遵循“藏头裹尾”原则，堤头堤尾要保证安全可靠，防止洪水 绕后冲刷，尽量与已建建筑物，旧堤相接，完善防洪体系，保证接头牢固可靠；
⑷堤线在平面上应符合几何美观，直线应与弧线相切，尽量保持顺直，顺应 河势变化，减少乖点及弧线段，便于施工。
⑸最大限度减少占地，降低施工难度。
四、 堤型选择
堤型选择的原则是因地制宜，根据当地河流岸坡和洪水特性，采用当地常用 结构形式。采用当地富有的建筑材料，降低工程造价，采用少占耕地的堤型结构， 降低实施难度。随着现代化的治河理念改变，堤防工程应结合生态功能，注重环 境改善和环境美化功能，在满足防洪功能的前提下具有美学的结构外表，与周边 环境相协调，积极大胆采用新型材料新型结构，提升水利工程的价值。
五、 水力计算
水力计算是堤防工程计算的核心内容，是一切设计成果的依据来源，它的计 算合理性直接决定堤高和工程造价以及防洪安全性，是工程设计合理性与否及安 全性的决定因素，必须予以重视。水力计算是水面线推求的过程，主要计算成果 数据是水深和流速，水深是决定堤高的关键数据，流速是决定基础埋深的主要数 据，采用合理的方法才能计算出合理的结果。目前规范要求计算采用的公式为能 量公式，即确定一个下游水深，采用能量守恒公式依次向上选取断面推算上游水 深，逐步推求水面线过程。下面是我总结的水面线推求经验，供大家参考：
⑴能量公式计算要逐断面进行推求，工作量较大，过程繁琐，目前有较多款 计算软件，采用软件推求，通过断面建模后，可大大降低工作量，提高效率，同 时非常便于编辑和修改，在此向大家推荐由美国陆军工程兵团水文工程中心开发 的水面线计算软件HEC-RAS，它适用于河道稳定和非稳定流一维水力计算,其功能 强大，可进行各种涉水建筑物（如桥梁、涵洞、防洪堤、堰、水库、块状阻水建筑 物等）的水面线分析计算，同时可生成横断面形态图、流量及水位过程曲线、复式 河道三维断面图等各种分析图表，使用起来十分方便简捷。该软件会自动考虑雍 水、滩槽过流、无效过流断面，河道平面变化引起的能量损失等因素，计算结果 基本满足设计要求。
⑵能力公式推求水面线断面选取很重要，其选取合适与否直接影响计算成 果。对于中小河流一般100~200m选取一个计算断面，断面选取河道顺直，河势 变化小的渐变流断面上为宜。
⑶中小河流水力计算受边界条件影响较为敏感，为保证计算符合性，应按照 工程建成后的断面进行计算。
⑷水力计算受糙率影响大，关于糙率的取值，简便起见，根据水力计算手册 和现场河道的特征和植被情况选取确定，一般取值范围为0.35~0.38之间。
⑸水力计算陈果为水深和流速，计算完成后应进行复核，对水面高程与历史 洪水痕迹、周边路面、耕地岸坎、村庄等进行比较，确定合理性，对离异较大的 水深和流速进行调整，使水面线光滑平顺。
⑹对于不满足泄洪要求的已建桥涵等阻洪建筑物，应考虑上游雍水问题。
⑺在水力计算之前应进行河道深泓线的复核，根据水线高程确定各个断面实 际深泓高程，保证基础埋深。
六、堤高确定
堤防工程最终设计成果就是堤高的确定，堤高由水深，基础埋深、超高三要 素确定。水深由水力计算确定，基础埋深由冲刷深度计算公式确定，中小河流在 计算的冲刷深度加一定的安全深度（一般为0.5m）取整后为基础埋深，计算出 的基础埋深应当与邻近区域内已建堤防的基础埋深进行比较，一般来说不能小于 已建工程基础埋深。超高由风浪爬高公式和安全超高确定，一般来说中小河流堤 防工程计算超高不大于1m，堤高确定需注意一下几点要求：
⑴各个断面堤高确定以后，对堤顶和基础进行调坡，使堤顶和基础平顺;
⑵对于计算堤高相差不大时，为了便于施工，建议将堤高取成等高；
⑶计算出的堤高应与邻近已建堤防、两岸道路、村庄进行比较，如高程相差 太大，应进行复核调整，使两者进行拟合。
七、图纸
堤防图纸主要有平布置图、纵断面图、标准横断面图和大断面图，图纸内容 比较简单，绘制过程中要求简洁明了，美观大方。对于绘制纵断面图在这里向大 家推荐一款国产水利设计CAD辅助软件ZDM，该软件在进行水利工程线性建筑 物设计制图时可以大大提高绘图效率，尤其是对于纵断面在导入桩号高程数据后 可以一键生成图纸，极大提高出图效率，具体应注意以下细节：
⑴平面布置图应要求简洁，美观，能够突出地形特点和河道特性，标识清楚 新建堤线、已建堤线、村庄、耕地、道路等，防护对象和范围明确。标识清楚指 北针、村庄名称、河道名称、河流流向及与工程有关的桥涵及水利建筑物，配附 工程相关的特性表格、坐标及有针对意义的图纸说明，在图幅满足的情况下，尽 量满足河流流向从左至右，从上至下；
⑵线性建筑物纵断面图绘制，在初设和可研阶段横向比例一般采用1:1000， 纵向比例根据坡降采用1:100和1:200两种比例。纵断面图一般而言可以采用加 长图幅，但由于加长图幅在中间临时出图时不方便，建议将纵断面图断开，采用 不加长图。根据1:1000横向比例计算，一张标准A3图幅可绘制300~350m长的 堤防纵断面图。
ZDM绘制的纵断面图比较简单，出图后应进行修改，增加地质说明，地质 填充，平面特性等内容。
⑶标准横断面图要反应堤防断面结构形式和细节，采用1:50、1:100小比例 尺绘制，重点突出堤防细节部位，详细标准尺寸单位；
⑷大断面图主要反应河道断面特性和堤防与保护对象的关系，主要关键点是 剖切的河道断面尽量符合实际，突出两岸村庄、耕地、道路、岸坎、河槽等细部 特征。一般采用1:100、1:200比例绘制，它是计算工程量的基础，应当选取具有 代表性意义断面绘制。
以上就是本人对于中小河流堤防工程的设计工作心得，文章以技术人员的视 角出发，起点低，主要突出堤防工程设计工作过程中的实际应用和工作方法，理 论知识较少，如有学术上不严谨或错误的地方欢迎批评指正。
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河道堤防工作个人总结02-06
