(1. 山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013；2. 山东省农业对外经济合作中心，山东 济南 250013)

防风暴潮规划设计研究探讨

任传栋1范守伟1王志真2

(1. 山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013；2. 山东省农业对外经济合作中心，山东 济南 250013)

为满足社会经济发展对沿海防风暴潮建设的迫切需要，针对区域当前存在的主要问题，研究工程建设的有利条件和制约因素，按照可持续发展的理念，科学开展防风暴潮规划设计。规划设计主要包括工程体系和非工程体系建设等，其中工程体系包括防潮堤、挡潮闸等防潮设施；非工程体系包括潮汐水文监测系统、信息系统、管理体系等。

防风暴潮；规划；设计

1 概 述

风暴潮灾害给人民生命财产安全带来了极大的危害，尤其是近年来，随着海岸带开发的迅猛发展，沿海人口密度、基础设施及海洋产业产值剧增，承灾体日趋庞大，海洋灾害所造成的损失呈急剧增长的趋势，风暴潮正成为沿海对外开放和社会经济发展的一大制约因素。为满足社会经济发展对沿海防风暴潮建设的迫切需要，针对区域当前存在的主要问题，研究防风暴潮建设的有利条件和制约因素，按照可持续发展的理念，科学开展防风暴潮规划设计。

2 规划思路

2.1 指导思想

建设三类工程：建设沿海防潮堤，河口防潮(洪)堤，防潮、行洪、排涝、引水等综合功能的建筑物。

严格三项控制：控制非法防潮堤建设、控制非法围填、控制河口防潮堤行洪治导线。

发挥四个作用：工程全部建成后，将在防风暴潮、防岸线退蚀、防海水侵染、河口保护等四个方面发挥重要作用。

确保五类效益：保护沿海人民生命财产安全，促进当地经济发展，取得良好社会效益，持续改善当地生态环境，打造一条文化旅游长廊。

2.2 规划原则

注重综合效益，突出以人为本；注重防潮减灾，突出生态保护；注重专项规划，突出总体协调；注重统一标准，突出因地制宜；注重工程质量，突出完整封闭；注重工程建设，突出工程管理；注重政府主导，突出社会参与。

2.3 技术路线

为便于防风暴潮工程规划、建设和管理，以项目单元为基本单位，将河口、沿海防潮统筹考虑，与现有区域以上规划、海岸带规划，以及自然保护区、自然海岸、河道行洪等边界条件协调和衔接，以规划水平年主要保护对象为依据确定防潮标准，制定全面、系统、合理、高标准的规划。

2.3.1 防护区划分

根据历史潮灾及潮位资料、设防标准潮水位淹没范围，同时考虑区内地理特征，兼顾行政区划等其他相关信息综合确定。为防止海浪直接和绕流淹没影响，形成封闭的防御工程体系。

2.3.2 防潮标准确定

依据以下内容综合确定：ⓐ项目单元内既有防护对象调查统计；ⓑ区域总体规划和其他相关规划；ⓒ其他相关资料。

2.3.3 岸线调查评价

根据岸线类别分类统计，评价各类海岸地质特性，结合项目单元防护要求，综合确定需建设防潮堤的岸线，应尽可能保留自然岸线。

2.3.4 现状调查评价

根据规划确定的防潮标准对现状防潮堤进行评价；自然岸线，已建成的渔港、码头等满足防潮要求的建筑物段，为非设防段。根据防护需要确定需建设段，包括维修加固、新建的临海防潮堤、河口防潮堤。

2.3.5 规划设计

防风暴潮工程规划设计包含工程体系建设和非工程体系建设，工程体系主要包括沿海、河口防潮堤，挡潮闸、引水闸、排涝闸、堤顶防汛路和交通桥等；非工程体系建设包括信息系统、管理体系、潮汐水文监测系统等。

2.3.6 分期实施方案

根据总体规划，按照建设条件充分性、现实需要迫切性，参考综合效益，确定分期实施方案。

3 工程设计

根据防护对象、地形、地质条件等，确定防潮(洪)标准、堤线布置和堤型选择、堤顶高程、护面结构、消浪措施、岸滩防护、建筑物等。

3.1 堤线布置

堤线布置应符合治导线或规划岸线的要求，与城区景观、道路等结合时，应统一规划布置，相互协调，同时结合耕地保护，有利于节约集约利用土地。充分利用已有旧堤线和有利地形，选择工程地质条件较好、摊面冲淤稳定的地基，避开古河道、古冲沟和尚未稳定的潮流沟等地层复杂的地段，与入海河道的摆动范围及备用流路统一规划布局，避免影响入海河道、入海流路的管理使用。堤线走向选取对防浪有利的方向，避开强风和波浪的正面袭击。堤线应结合与海堤交叉连接的建(构)筑物统一规划布置，宜平滑顺直，避免曲折转点过多，转折段连接应平顺。

3.2 堤型选择

根据堤段所处位置的重要程度、地形地质条件、筑堤材料、水流及波浪特性、施工条件，结合工程管理、生态环境、景观及工程投资等要求，综合比较确定。防潮堤断面型式可选择斜坡式、直立挡墙式和混合式等型式。加固、改建、扩建防潮堤的堤型与现有或相邻堤段堤身断面相协调。

3.3 堤顶高程确定

堤顶高程是确定堤身断面规模的关键设计参数，有两层含义：一是指防浪墙顶面；二是指堤身断面顶面，当堤顶临海侧设有防浪墙，且防浪墙稳定、坚固时，堤顶高程可算至防浪墙顶面。

3.3.1 沿海防潮堤

堤顶高程的计算采用《海堤工程设计规范》(GB/T 51015—2014)中式(8.3.1)计算：

ZP=hP+RF+A

式中ZP——设计频率的堤顶高程，m；

hP——设计频率的高潮水位，m；

RF——按设计波浪计算的累积频率为F的波浪爬高，m；

A——安全加高，m。

单一坡度斜坡式海堤正向不规则波的爬高可按照下式计算：

R1%=KΔKVR1H1%KF

式中R1%——累计频率为1%的爬高，m；

KF——爬高累计频率换算系数；

KΔ——与斜坡护面结构型式有关的糙渗系数；

Kv——与风速v有关的系数；

R1——KΔ=1、H=1m时的波浪爬高，m；

H1%——累计频率为1%的波高，m。

R1根据以下公式计算：

R1=1.24th(0.432M)+[(R1)m-1.029]R(M)

R(M)=1.09M3.32exp(-1.25M)

式中H——波高；

L——波长；

R1——KΔ=1、H=1m时的波浪爬高，m；

(R1)m——相应于某一d/L时的爬高最大值，m；

M——与斜坡的m值有关的函数；

R(M)——爬高函数。

3.3.2 河口防潮堤

河口防潮堤需计算多年平均最高高潮位遭遇河道行洪情况的水位，与工程单元防潮堤标准的潮水位进行比较，取两者的大值来确定河口防潮堤堤顶高程。河口防潮堤设计潮位采用设计频率高潮位遭遇同频率设计洪水的方法确定。河道设计洪水推求完成后，判断水面曲线所处分区及型式，确定入海口断面控制水深，按明渠恒定非均匀流采用动能方程逐段进行试算。

式中Δs——计算流段长度，m；

ΔEs——计算流段两端断面比能差，m；

Esd——下游断面的断面比能，m；

Esu——上游断面的断面比能，m；

i——底坡。

设计水面线推求完成后，入海河口防潮堤堤顶高程的计算方法与沿海防潮堤相同。

3.4 护面结构

现有防潮堤主要采用混凝土和砌石两种结构，混凝土分为砌石混凝土、素混凝土和钢筋混凝土；砌石分为干砌石和浆砌石。可根据风浪特点、主材供应情况、景观效果等综合比较、选择。

护面结构强度除满足稳定性、耐久性等要求外，护面底还要做好反滤，同时坡面要留足排水孔；对淤泥质堤基，堤身土体充分固结后，当迎潮面封闭时，可不留排水孔。护脚要有足够的支承力，要能防止底脚被淘刷，或发生淘刷时，仍有足够的能力支承护面结构。

3.5 消浪措施

海浪遭遇防潮堤会造成波浪的变形、转向和破碎。为降低堤顶高程、减小结构尺寸，可相应采取结构调整、坡面增糙、坡脚防护等措施，增强堤防的稳定性、使用的耐久性。目前护面加糙有上凸式加糙和下凹式加糙两种型式。有条件时可在堤身设置消浪平台，平台应设置于多年平均高潮位加50cm处，可以减少波浪爬高，且有利于断面的稳定。堤前有滩涂的应种植防护林，既可减少波浪爬高，又能固滩保堤护岸。

3.6 岸滩防护

防风暴潮工程保护了海岸，阻止了海岸线的不断侵袭冲蚀，但是不能停止沿岸流和离岸流的冲蚀和泥沙输送过程。外滩可能由于来水波浪的反射作用而有所增加，以及受潮汐作用可能发生冲刷破坏的侵蚀性岸滩，应根据实际需要，采用工程措施、植物措施或两者相结合的防护措施。

4 非工程措施规划

4.1 工程管理

设立防台风减灾及海堤工程管理处，为具有一定行政职能的事业单位，管理处主要职责是执行上级机构的有关决定，及时反馈运行中发现的有关问题，提出解决问题的意见与建议，执行调度指令，负责本辖区主要工程、设备运行管理和维护，做好工程、设备等运行工情和有关监测信息的采集、存储、传输以及整理工作。

4.2 信息系统建设规划

信息系统建设包括防灾减灾、工程管理、电子政务及防台风和预警预报系统等综合管理信息系统。

4.3 潮位自动监测系统建设

新建潮位站，以提高自动化监测水平，保障监测潮位成果的规范性和准确性。

4.4 应急预案编制

建立健全组织指挥机制，监测预警、预警响应、信息报告、应急处置、信息发布、后期处置、应急保障、宣传、培训与演练、责任追究等一整套应急处理程序。

4.5 生态防护岸线建设

遵循生态经济和可持续发展的理念，以增强抵御风暴潮等自然灾害能力为核心，以基干防护林带建设为重点，立足于本地实际，统筹规划，合理布局，构筑起“点、线、面”结合，“带、网、片”配套的多林种、多树种、多功能、多效益的综合防护林体系。

4.6 海岸环境保护

严格管理沿海开发建设活动；严格控制陆源污染物入海；增强港口码头污染防治能力；加强海洋倾废管理；加强近岸海域的海洋监测；加强海洋环境保护。

4.7 严格控制围海造田

严格围海造田管理，加强对围填海工程的调研和规划，开展有关围填海工程的环境影响和综合损益的评价。

5 保障措施

加强组织领导，明确责任分工；做好前期工作，履行有关程序；加大投入力度，保证按时到位；健全建管体制，强化监督管理；开展定期评估，完善实施方案。

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ResearchandExplorationofAnti-stormSurgePlanningandDesign

REN Chuandong1, FAN Shouwei1, WANG Zhizhen2

(1.ShandongSurveyandDesignInstituteofWaterConservancy,Jinan250013,China;2.ShandongAgriculturalForeignEconomicCooperationCenter,Jinan250013,China)

Beneficial conditions and restraints of engineering construction are studied aiming at current main problems in the region in order to meet the urgent need of social and economic development on coastal anti-storm surge construction. Anti-storm surge planning and design is developed scientifically according to the concept of sustainable development. The planning and design mainly includes engineering system and non-engineering system construction, etc., wherein the engineering system includes tide barrier, tide gate and other anti-storm facilities. The non-engineering system includes tidal hydrological monitoring system, information system, management systems, etc.

anti-storm surge; planning; design

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.011.010

TV871

A

1673-8241(2017)011-0038-04