﻿ 关于堤坝坝顶高程计算中安全加高的讨论 Discussion on Safety Freeboard in Calculating Crest Elevation of Levee

Open Journal of Soil and Water Conservation
Vol.04 No.04(2016), Article ID:19455,6 pages
10.12677/OJSWC.2016.44014

Discussion on Safety Freeboard in Calculating Crest Elevation of Levee

Yanhong Zhang, Xinmei Wang, Yanting Gao

Department of Hydroelectric Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou Gansu

Received: Dec. 2nd, 2016; accepted: Dec. 27th, 2016; published: Dec. 30th, 2016

Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.

ABSTRACT

Safety freeboard, one of the important parameters to determine the crest elevation of levee, determines the safety and economy of flood control engineering in a great way. Based on the current design codes and some research materials, the necessary and selections of the safety freeboard corresponding to different structures and different typical flood are studied. The results show that the main factors of flood overtopping can be quantitatively determined, so there is no need to estimate safety freeboard in calculating dam height above static water level. Now, stipulation of safety freeboard is in some contradiction with flood control development and not consistent with the prevailing practice in western developed countries. It is necessary to revise applicable design codes and standards. When constructing a flexible comprehensive flood control system and canceling safety freeboard in calculating crest elevation, safety height is just equal to sum of heights by waves and the wind.

Keywords:Dam, Safety Freeboard, Safety Height, Flood Control Safety, Flood Overflow

1. 引言

2. 现行《规范》安全加高取值特点分析

Table 1. Values of Safety Freeboard of the dam (unit: m)

1) 取值条件不一致。水库大坝挡水建筑物，以预防库水漫溢为条件；水闸和溢洪道以挡水和泄水情况下均不向外溢水为条件；堤防工程按防浪要求，根据允许越浪和不越浪分别取值，但未明确可采用允许越浪设计的条件。

2) 理论依据不充分。安全加高取值，是根据工程经验对地基沉陷及地震涌浪、超标准洪水引起的水位升高的估计，没有给出具体计算公式。

3) 加高上限不统一。《堤防工程设计规范》 [3] 规定，对于特别重要的1级堤防工程，安全加高可以适当加高，但不大于1.5 m的规定。但其它规范和标准均无此规定。

4) 工程特性不明确。超高取值大致有四种方式，按建筑物级别分别依次为“1.5，1.0，0.7，0.5”、“1.0，0.7，0.5，0.3”、“0.7，0.5，0.4，0.3”及“0.5，0.4，0.3”，没有严格区分工程类别。例如，混凝土坝、水闸和溢洪道，级别相同的建筑物采用了相同的安全加高值，水闸与土石坝也有类似情况。

3. 安全加高的设置目的

《堤防工程设计规范》GB50286-98条文说明中指出，“由于水文观测资料系列的局限性、河流冲淤变化、主流位置改变、堤顶磨损和风雨侵蚀等”，为了确保堤防安全运行、防止堤漫溢，设计堤顶高程需有一定的安全加高值。《城市防洪工程设计规范》CJJ50-92说明中指出：“防洪建筑物的安全加高，是指防洪建筑物挡水部分的顶部标高高出设计水位加上风浪高后的富余高度。安全加高是考虑由于洪水位计算中可能存在的误差、泥沙淤积造成水位的暂时抬高，以及其它因素可能出现的水位抬高，是为了避免各种不利因素对防洪安全的影响而采取的一种措施。”

《海堤工程设计规范》SL435-2008 [7] 指出，海防工程设置安全加高，是为抵御潮水侵袭，减少害潮漫入海堤防护区的损失。为了尽可能不影响海堤的景观功能，并与当地城市规划相一致，海堤高度不能太高。在越浪损失不大、堤后防护区排水畅通的情况下，可适当降低安全加高，允许部分越浪。

4. 安全加高的取值因素

1) 工程结构型式。断面单薄的高土石堤坝，一旦洪水漫顶，瞬间即会溃决，安全加高应取大值；堤路结合的土堤，以及混凝土(浆砌石)工程，抗冲能力强，即使洪水漫顶也不会造成溃决，则安全加高值可适当减小。

2) 设计运行工况。按正常蓄水位或设计洪水位确定坝顶高程，安全储备较小，安全加高取较大值；校核洪水时已较多考虑了风险，故安全加高取小值。同理，堤坝挡水时漫顶失稳风险更大，泄水时较小，因而挡水时安全加高取较大值。

3) 漫顶损失程度。山区洪水历时较短，工程失事淹没损失小，取小值；平原地区损失大，取大值。

4) 泥沙及滑坡影响。滑坡涌浪和泥沙淤积会抬高水位，造成堤顶高程不足溢水，应适当加大超高值。

5. 设置安全加高的合理性讨论

6. 结论和建议

1) 取消安全加高的规定，安全超高由设计水位下的浪高和风壅增高直接确定；

2) 将设计洪水标准提高10%~20%，防范因洪水资料误差引起的高水位风险；

3) 构建疏-滞-防-排相结合的柔性综合防洪体系，按允许越浪和防溃决准则进行堤坝设计，与欧美国家接轨。

Discussion on Safety Freeboard in Calculating Crest Elevation of Levee[J]. 水土保持, 2016, 04(04): 99-104. http://dx.doi.org/10.12677/OJSWC.2016.44014

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