周迎（甘肃省陇南市水务局水旱灾害监测防御中心，甘肃·陇南746000）
摘要：堤防工程设计是一项系统性工程，需综合考虑水文、地质、环境、经济等多方面因素。在接到一个河堤工程项目后，首先是收集基础资料，了解当地社会经济资料，了解保护范围和效益，测量专业人员进行工程所在地的地形测量，地质专业的人员作地质勘探和颗粒级配实验等，水文专业人员了解流域情况，水工专业人员根据现场情况，大致估计到初步治理导线的位置，为内业设计做好充分的准备。
关键词
防工程设计；水文水利计算；堤线布置与断面设计；结构稳定性分析；附属设施设计；经济评价与方案比选
引言
水利堤防工程是指沿河、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。约束水流，控制河势，防止洪水成灾及海水倒灌。
水利堤防工程是指沿河、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。约束水流，控制河势，防止洪水成灾及海水倒灌。堤防工程设计是一项系统性工程，需综合考虑水文、地质、环境、经济等多方面因素。在接到一个河堤工程项目后，首先是收集基础资料，了解当地社会经济资料，了解保护范围和效益，测量专业人员进行工程所在地的地形测量，地质专业的人员作地质勘探和颗粒级配实验等，水文专业人员了解流域情况，水工专业人员根据现场情况，大致估计到初步治理导线的位置，为内业设计做好充分的准备。以下是主要设计步骤及关键内容：
前期准备与资料收集
①地形测绘：河道地形图，断面测量数据（比例尺通常1:500~1:2000）。
②水文：流域概况、流量、降雨量、河流泥沙特性等。
③工程地质：堤基土层分布、渗透性、承载力、地震烈度等。
④环境与社会经济：根据规划结合工程的实际，确定工程建设的任务，在充分认识河段水情特点、水势变化规律的前提下，依照防洪法和防洪标准，采取堤防与护岸相结合，堤防与河道治理相结合，堤防与城市建设相结合，完善防洪体系，同时，辅以非工程措施，拆除原有阻洪建筑物，留足河道行洪宽度，提高河道整体防洪能力，确定工程防护区在设计洪水标准下不受洪水侵害，促进项目区经济建设的可持续发展。根据工程任务，结合实际情况，确定工程规模。周边居民点，生态保护区，土地利用现状等。
⑤设计标准确定：根据《堤防工程设计规范》（GB5028b）确定工程等级（如1~5级堤防），防洪标准（如50年一遇或100年一遇洪水）。
1.水文水利计算
①设计洪水分析：采用频率分析法（P-Ⅲ型曲线）或水文模型推求设计洪峰流量，洪水过程线。
②水位－流量关系曲线：通过水力学模型（如HEC-RAC.MIKE）计算设计洪水位及堤顶高程（需加安全超高，通常0.5～1.5m）。
③冲刷深度计算：预测河道冲刷对堤脚的影响，确定护岸工程范围。根据地质专业提供资料，采用《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）中堤岸冲刷深度计算公式，按设计洪水，进行冲刷深度计算。
2.堤线布置与断面设计
河道防洪工程设计：造床流量：造床流量是河流多年平均流量对河床塑造作用相当的一个流量，不是唯一的一个单值，而是一个确定的值域。是河道形态研究及整治工程中最基础的参数，其计算方法较多。根据甘肃省主要河流的整治实践，经验证认为合适甘肃省中小河流的造床流量为2年一遇的洪峰流量。
计算稳定河宽：采用阿尔图宁公式计算；采用水流阻力公式计算。
调查现状河宽，稳定河宽确定：根据河道纵、横向稳定分析计算，以及以上稳定河宽的计算数值，结合实际现状河宽，确定设计稳定河宽。水面曲线：根据设计洪水，稳定河宽，采用《水力计算手册》断面河堤水面线逐段计算法。根据各河段选用相应控制断面，采用各段设计流量、河宽值，假定一系列的值，从中求得满足该公式的值，此值为所求的上下断面控制水位，然后逐次求下上断面水位高程，并且通过用下游河道控制断面来复核。冲刷深度计算：根据地质专业提供资料，采用《堤防工程设计规范》中堤岸冲刷深度计算公式，按设计洪水，进行冲刷深度计算。基础深度确定：基础深度应由冲刷深度决定。结合工程实际情况，基础深度一般在冲刷深度的基础上加0.5～1.0m。堤顶高程确定：堤顶高程以设计水面高程加风浪爬高，再加安全超高确定。堤身设计：1）堤身断面方案比较，根据《堤防工程设计规范》对堤身及护坡断面设计的有关要求，在堤身及护坡的设计中主要遵循以下原则：
结构稳定，经济合理。适应当地施工条件和施工方法。满足就地取材，经济合理的原则要求。
尽量少占耕地、少拆迁，遵循人与自然和谐共处的原则。结合当地已建堤防经验。
防洪堤堤型一般有护坡式、坝式、墙式等。根据现状河道特性，河道总体较窄，水深较深，两岸有高低不等的陡坎，河道沿岸均为道路、村庄、耕地及旅游景区，无河道扩宽条件，根据河道设计流量及河道过流能力，及两岸地形条件，对防洪堤形式进行比较，选出合适本工程最佳断面形式。
（1）常见堤身形式
A．混凝土护坡式结构
B．浆砌石护坡式结构
C．浆砌石仰斜式结构
D．浆砌石重力式结构
（2）堤身稳定计算
A．河堤的抗滑稳定计算
B．河堤的抗倾稳定计算
（3）附属建筑物设计
堤防工程附属建筑物主要包括巡堤踏步、堤防与支沟的连接、穿堤涵管等。结合当地已建堤防经验。防洪堤堤型一般有护坡式、坝式、墙式等。根据现状河道特性，河道总体较窄，水深较深，两岸有高低不等的陡坎，河道沿岸均为道路、村庄、耕地及旅游景区，无河道扩宽条件，根据河道设计流量及河道过流能力，及两岸地形条件，对防洪堤形式进行比较，选出合适本工程最佳断面形式。
（1）常见堤身形式
A．混凝土护坡式结构
B．浆砌石护坡式结构
C．浆砌石仰斜式结构
D．浆砌石重力式结构
（2）堤身稳定计算
A．河堤的抗滑稳定计算
B．河堤的抗倾稳定计算
（3）附属建筑物设计
堤防工程附属建筑物主要包括巡堤踏步、堤防与支沟的连接、穿堤涵管等。
①堤线选择：遵循“顺应河势、少占耕地、避开软弱地基”原则，需比选多个方案。
②典型断面设计：断面形式：均质土堤、斜墙堤、防渗墙复合堤等。
参数确定：顶宽（一般3~6m，交通需求可能加宽）。边坡坡度（迎水坡1:2.5~1:3.5，背水坡1:2~1:3，需稳定验算）。堤高（设计水位+波浪爬高+安全超高）。
③防渗排水设计：如黏土心墙、排水棱体或土工膜防渗。
3.结构稳定性分析
①抗滑稳定验算：采用瑞典圆弧法或Bishop法计算最小安全系数（一般≥1.25～1.30）。
②渗透稳定分析：计算渗流场（如有限元软件SEEP/W），防止管涌和流土。
③抗震设计：高烈度区需进行液化判别和动力稳定性分析。
4.附属设施设计
①护坡工程：迎水坡采用混凝土预制块、抛石或生态护坡（如格宾网）。背水坡可植草防护。
②排水系统：设置排水沟、减压井等。
③监测设施：位移观测点、渗压计等。
5.环境影响评价与施工组织设计
①环境要求：分析工程对生态、水质的影响，提出生态修复措施（如鱼类通道）。
②施工方案：土方开挖与填筑工艺、导流方案、施工进度计划。
6.经济评价与方案比选
①成本估算：工程投资、运行维护费用。
②效益分析：防洪减灾效益（如减少淹没损失）、生态效益。
7.成果编制与审查
①设计文件：包括设计说明书、计算书、施工图纸、概预算等。
②专家评审：需通过水利主管部门的技术审查。
