蔡慧娟，時(shí) 勇

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210006；2.南京市江北新區(qū)公共工程建設(shè)中心，江蘇 南京 211800）

0 引言

隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展， 越來越多的鄉(xiāng)野河道需要進(jìn)行提檔升級(jí)整治。 根據(jù)城鎮(zhèn)后期發(fā)展規(guī)劃，在河道整治中，需按照“利水、治水、親水”的原則，重點(diǎn)打造生態(tài)景觀［1］。由于城鎮(zhèn)土地的使用受制約較大， 城鎮(zhèn)段河道堤防道路的設(shè)計(jì)也需額外考慮與城市交通道路的交叉銜接［2］。 有研究人員針對(duì)城市濱水空間規(guī)劃提出生產(chǎn)性、 生活性和生態(tài)性三大規(guī)劃原則［3］；也有提出海綿城市的設(shè)計(jì)理念，提倡城市景觀設(shè)計(jì)順應(yīng)自然的發(fā)展規(guī)律，與自然相融相生，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)［4］。 水利界專業(yè)人士普遍認(rèn)可的景觀型堤防是一種新型堤防， 它不但具有給排水和防洪度汛等水利基本功能， 還具有美化城市環(huán)境的功能［5］。筆者試從防洪、規(guī)劃、現(xiàn)狀問題、濱水空間提升等方面，對(duì)城鎮(zhèn)段河道的特點(diǎn)進(jìn)行分析，有針對(duì)性地提出城鎮(zhèn)段堤防設(shè)計(jì)要點(diǎn)， 以期為類似工程提供參考。

1 城鎮(zhèn)段河道特點(diǎn)

1.1 河道洪水位升高

對(duì)于一些山丘區(qū)占比較大的流域， 洪水匯流時(shí)間較短，可謂源短流急，極易形成大洪水。近年來，隨著城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展，下墊面條件變化很快，原來的農(nóng)田、綠地逐漸變成廠房、居住區(qū)，使得雨水匯流時(shí)間縮短，兩岸排澇流量不斷提高，從而加劇了河道洪峰的形成，洪水發(fā)生幾率有增大趨勢(shì)。造成河道洪水位升高的因素主要有兩個(gè)：一是上游普降大暴雨，河道水位迅猛上漲；二是下游河口受高水位頂托，以及部分河段河床束窄，泄流能力受限。

1.2 河道行洪斷面不足

（1）河底淤積，使行洪斷面不足。河底淤積導(dǎo)致水位抬升，行洪斷面不足，部分?jǐn)嗝嫘泻槟芰εc規(guī)劃的行洪能力相差甚遠(yuǎn)。（2）河道束窄嚴(yán)重，河道行洪斷面不足。河道S 彎段較多，沿線出現(xiàn)凹岸沖刷、凸岸淤積現(xiàn)象。尤其是城鎮(zhèn)發(fā)展較快的河段，河床束窄嚴(yán)重，河道行洪斷面嚴(yán)重不足。（3）河上橋梁較多，影響洪水下泄。 由于規(guī)劃跟不上發(fā)展變化，跨河橋梁設(shè)計(jì)年代久遠(yuǎn)，橋梁底高程較低，阻水嚴(yán)重。

1.3 存在洲灘違建和非法侵占河道的現(xiàn)象

彎曲河段通常會(huì)在淤積處形成較大灘面， 灘面上常會(huì)出現(xiàn)棚戶林立或堆放大量工程材料等現(xiàn)象。

河道兩岸后期多發(fā)展為居民聚集區(qū)， 建筑密度大，部分臨河房屋直接建在堤防上，個(gè)別房屋甚至已經(jīng)侵入到河道行洪區(qū)，行洪時(shí)阻水嚴(yán)重。

1.4 河岸植被稀少，缺少生態(tài)景觀

河岸主要為混凝土護(hù)坡，生態(tài)功能缺失嚴(yán)重。沿河植被稀少，且品種單一，基本無景觀品質(zhì)；濱河空間形式單一，部分段建筑緊臨河道，親水性差；缺少地標(biāo)性景觀，區(qū)域形象不夠鮮明。

2 城鎮(zhèn)段河道堤防斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 堤線布置

城鎮(zhèn)段河道堤防堤線應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)劃的行洪斷面要求、規(guī)劃藍(lán)線及現(xiàn)有堤線，并結(jié)合堤后市政設(shè)施及路網(wǎng)規(guī)劃確定。在保證堤防岸坡穩(wěn)定的前提下，基本維持原堤線走向，局部段堤線進(jìn)行合理調(diào)整。

2.2 堤頂高程、寬度的確定

2.2.1 堤頂高程的確定

堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定。 堤頂超高由設(shè)計(jì)波浪爬高、 設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度及安全加高3 部分組成，計(jì)算式如式（1）所示。

Y＝R＋e＋A

式中：Y 為堤頂超高，m；R 為設(shè)計(jì)波浪爬高，m；e 為設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度；A 為安全加高，2 級(jí)堤防取0.8 m。

（1）設(shè)計(jì)波浪爬高。 當(dāng)斜坡邊坡系數(shù)m=1.5～5.0時(shí)，設(shè)計(jì)波浪爬高按公式（2）確定。

（2）設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度。 在有限風(fēng)區(qū)的情況下，設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度可按公式（3）確定。

式中：e 為計(jì)算點(diǎn)的風(fēng)壅水面高度，m；K 為綜合摩阻系數(shù)，可取K=3.6×10-6；F 為計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向到對(duì)岸的距離，m， 取50 m；d 為水域的平均水深，m，取8.31 m；β 為風(fēng)向與垂直于堤軸線的法線的夾角，（°），取45°。

2.2.2 堤頂寬度的確定

《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，堤頂寬度應(yīng)根據(jù)防汛、管理、施工、構(gòu)造及其他要求確定。城鎮(zhèn)段堤防保護(hù)對(duì)象較為重要，為便于防汛管理，設(shè)計(jì)堤頂寬度一般不小于8.0 m，堤頂防汛道路寬度不小于6.0 m，部分堤防與規(guī)劃市政道路結(jié)合。

2.3 堤型設(shè)計(jì)

城鎮(zhèn)段河道常用的堤防類型有土堤、 直立扶壁擋墻、直立排樁擋墻和分級(jí)擋墻等。土堤是現(xiàn)有河道中應(yīng)用最為廣泛的一種堤型， 常用質(zhì)量較好的黏土填筑而成， 其堤防穩(wěn)定性受坡面影響較大， 坡面越緩，堤防穩(wěn)定性越好，但占地范圍較大。 土堤堤防斷面如圖1 所示。 直立扶壁擋墻與直立排樁擋墻的最大優(yōu)勢(shì)是占地少，當(dāng)?shù)谭赖刭|(zhì)條件較差時(shí)，可在直立擋墻下增設(shè)排樁，以提高擋墻自身的穩(wěn)定性，但投資較大， 其斷面如圖2 和圖3 所示。 對(duì)于城市景觀河道，考慮更多的是居民休閑散步功能，所以堤防迎水坡應(yīng)多增設(shè)親水平臺(tái)，減小每級(jí)擋墻的擋土高度。這樣，既能滿足防洪要求，又便于親水步道、綠植等的布置。分級(jí)擋墻式堤防斷面如圖4 所示。不同類型堤防的對(duì)比結(jié)果如表1 所示。

總之，在進(jìn)行堤型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有堤型、地形、市政景觀規(guī)劃布置及親水性需求等因素，綜合選擇合適的堤型。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

江寧河發(fā)源于安徽省當(dāng)涂縣， 流經(jīng)南京市江寧區(qū)和雨花臺(tái)區(qū)，經(jīng)江寧河閘匯入長(zhǎng)江。依據(jù)流域規(guī)劃及相關(guān)地區(qū)規(guī)劃， 提升江寧河集鎮(zhèn)段防洪、 行洪能力，完善區(qū)域排澇設(shè)施，可以消除江寧河防洪短板問題，發(fā)揮江寧河的全面防洪效益，為流域的發(fā)展提供強(qiáng)有力的安全保障。同時(shí)，結(jié)合鎮(zhèn)區(qū)的相關(guān)發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展需求，在滿足防洪行洪安全的前提下，改善江寧河集鎮(zhèn)段水環(huán)境，增強(qiáng)濱水空間休閑功能，打造宜居、繁華、具有活力的江寧。

圖1 土堤堤防斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of soil dike section

圖2 直立扶壁擋墻堤防斷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of dike section of vertical counterfort retaining wall

圖3 直立排樁擋墻堤防斷面示意圖Fig.3 Schematic diagram of dike section of vertical piling retaining wall

圖4 分級(jí)擋墻堤防斷面示意圖Fig.4 Schematic diagram of dike section of multilevel retaining wall

3.2 堤線布置

江寧河集鎮(zhèn)段堤防堤線布置結(jié)合行洪防洪、規(guī)劃藍(lán)線、堤后占地及市政布置等要求，適當(dāng)采取工程措施，在保證堤防岸坡穩(wěn)定的前提下，基本維持原堤線走向，并對(duì)局部段堤防的堤線進(jìn)行合理調(diào)整。

3.3 堤防設(shè)計(jì)

3.3.1 堤頂超高的確定

根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》， 計(jì)算出南京地區(qū)多年平均最大風(fēng)速為13.26 m／s（頻率為50%）。 設(shè)計(jì)工況下，風(fēng)速為多年平均最大風(fēng)速的1.5 倍，即V＝19.89 m／s。經(jīng)計(jì)算，該工程50 年一遇洪水設(shè)計(jì)波浪爬高Rp＝0.341 m； 50年一遇洪水設(shè)計(jì)風(fēng)壅水面高度為0.000 3 m。 安全加高值取0.8 m，該工程的堤頂超高為1.141 m。

表1 不同類型堤防對(duì)比表Tab.1 Comparison of different－typed dikes

3.3.2 堤型設(shè)計(jì)

根據(jù)江寧河工程段沿線特點(diǎn)，以雷古圩抽水站、寧蕪鐵路橋、江寧鎮(zhèn)橋、柏水橋閘（河道拐彎）和柏橋抽水站為節(jié)點(diǎn)， 將全線堤防劃分為江寧河主河5 段及濱江新河（山水河）共計(jì)6 段。

（1）雷古圩抽水站現(xiàn)狀泵房緊鄰堤防背水坡坡腳，拓浚、退堤空間有限，該段堤線約100 m 范圍內(nèi)不能后退，考慮維持現(xiàn)狀堤防。

（2） 雷古圩抽水站至寧蕪鐵路橋段堤防長(zhǎng)度較短，但銜接建（構(gòu)）筑物較多（包括寧蕪鐵路道口、平改立新林路橋、 寧蕪鐵路橋等）， 并且堤后涉及基本農(nóng)田，不得侵占。 為方便銜接上游2011 年達(dá)標(biāo)堤段、寧蕪鐵路道口、平改立新林路橋、保留現(xiàn)狀的雷古圩抽水站和寧蕪鐵路橋等，保護(hù)基本農(nóng)田，河道右岸不宜大幅度退堤擴(kuò)大行洪斷面。 所以，該段堤防選用擋墻、土坡相結(jié)合的復(fù)式斷面，在盡量減少退堤、占地的前提下，既要滿足防洪行洪要求，又要兼顧景觀生態(tài)效果。

（3）寧蕪鐵路橋至江寧鎮(zhèn)橋段兩岸堤防總長(zhǎng)約160 m，上下游受寧蕪鐵路橋、江寧鎮(zhèn)橋限制，且左岸府前小區(qū)建成于2009 年，尚未達(dá)到征遷年限，小區(qū)圍墻鄰近河口位置，以上因素導(dǎo)致退堤困難。該段采用兩級(jí)擋墻矩形斷面進(jìn)行河道拓浚。

（4）江寧鎮(zhèn)橋至柏水橋閘（河道拐彎）段堤防為江寧河集鎮(zhèn)段重點(diǎn)打造堤段。 該段堤防左岸堤后為規(guī)劃花園路，寬約24.0 m，路面高程約為12.5 m，花園路至現(xiàn)狀河口線之間腹地為規(guī)劃綠地。 為減少右岸退堤、擴(kuò)大行洪斷面以及方便景觀布置，本工程擬采用路堤結(jié)合方案。以花園路為防洪堤，左岸退堤較多，右岸退堤較少。

（5）柏水橋閘（河道拐彎）至柏橋抽水站段河道左岸堤后農(nóng)田已隨村征遷， 但右岸堤后農(nóng)田由于涉及代勞政策暫時(shí)無法征遷。 該段設(shè)計(jì)河底高程為3.0 m。 左岸堤防擬采用土堤，堤頂高程為12.5 m，寬度為8.0 m，迎、背水坡坡比為1∶2.5，植物綠化。 右岸堤防采用排樁擋墻堤型，堤頂高程為12.5 m，河底排樁擋墻擋土高程從8.5 m 至河底， 樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，排樁臨水側(cè)布置掛板。

江寧河工程段總體布置如圖5 所示。

圖5 江寧河城鎮(zhèn)段堤段設(shè)計(jì)分布示意圖Fig.5 Schematic diagram of design and distribution of dike section in urban section of Jiangning River

4 結(jié)語

城鎮(zhèn)段堤防設(shè)計(jì)選型方面應(yīng)首先保證區(qū)域的防洪保安要求，其次需考慮區(qū)域遠(yuǎn)期規(guī)劃，保障區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。在進(jìn)行江寧河城鎮(zhèn)段堤防設(shè)計(jì)時(shí)，因占地制約，工程沿線大部分采用排樁擋墻堤型，集鎮(zhèn)左岸濱河廣場(chǎng)重點(diǎn)打造段采用土堤堤型， 集鎮(zhèn)右岸涉及農(nóng)田代勞問題，采用扶壁擋墻堤型，山水河口下游左岸建設(shè)用地較寬，采用土堤堤型。 工程實(shí)施后，可提升江寧河集鎮(zhèn)段防洪、 行洪能力， 完善區(qū)域排澇設(shè)施，消除江寧河防洪短板問題，發(fā)揮江寧河的全面防洪效益， 為流域的發(fā)展提供強(qiáng)有力的安全保障。 同時(shí)，該工程結(jié)合了鎮(zhèn)區(qū)的相關(guān)發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展需求，在滿足防洪行洪安全的前提下， 改善了江寧河集鎮(zhèn)段水環(huán)境，增強(qiáng)了濱水空間的休閑功能，為建設(shè)宜居繁華的活力江寧作出了積極貢獻(xiàn)。