蔡慧娟，时 勇

（1.南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210006；2.南京市江北新区公共工程建设中心，江苏 南京 211800）

0 引言

随着农村城镇化的快速发展， 越来越多的乡野河道需要进行提档升级整治。 根据城镇后期发展规划，在河道整治中，需按照“利水、治水、亲水”的原则，重点打造生态景观［1］。由于城镇土地的使用受制约较大， 城镇段河道堤防道路的设计也需额外考虑与城市交通道路的交叉衔接［2］。 有研究人员针对城市滨水空间规划提出生产性、 生活性和生态性三大规划原则［3］；也有提出海绵城市的设计理念，提倡城市景观设计顺应自然的发展规律，与自然相融相生，从而达到可持续发展的目标［4］。 水利界专业人士普遍认可的景观型堤防是一种新型堤防， 它不但具有给排水和防洪度汛等水利基本功能， 还具有美化城市环境的功能［5］。笔者试从防洪、规划、现状问题、滨水空间提升等方面，对城镇段河道的特点进行分析，有针对性地提出城镇段堤防设计要点， 以期为类似工程提供参考。

1 城镇段河道特点

1.1 河道洪水位升高

对于一些山丘区占比较大的流域， 洪水汇流时间较短，可谓源短流急，极易形成大洪水。近年来，随着城镇化的加速发展，下垫面条件变化很快，原来的农田、绿地逐渐变成厂房、居住区，使得雨水汇流时间缩短，两岸排涝流量不断提高，从而加剧了河道洪峰的形成，洪水发生几率有增大趋势。造成河道洪水位升高的因素主要有两个：一是上游普降大暴雨，河道水位迅猛上涨；二是下游河口受高水位顶托，以及部分河段河床束窄，泄流能力受限。

1.2 河道行洪断面不足

（1）河底淤积，使行洪断面不足。河底淤积导致水位抬升，行洪断面不足，部分断面行洪能力与规划的行洪能力相差甚远。（2）河道束窄严重，河道行洪断面不足。河道S 弯段较多，沿线出现凹岸冲刷、凸岸淤积现象。尤其是城镇发展较快的河段，河床束窄严重，河道行洪断面严重不足。（3）河上桥梁较多，影响洪水下泄。 由于规划跟不上发展变化，跨河桥梁设计年代久远，桥梁底高程较低，阻水严重。

1.3 存在洲滩违建和非法侵占河道的现象

弯曲河段通常会在淤积处形成较大滩面， 滩面上常会出现棚户林立或堆放大量工程材料等现象。

河道两岸后期多发展为居民聚集区， 建筑密度大，部分临河房屋直接建在堤防上，个别房屋甚至已经侵入到河道行洪区，行洪时阻水严重。

1.4 河岸植被稀少，缺少生态景观

河岸主要为混凝土护坡，生态功能缺失严重。沿河植被稀少，且品种单一，基本无景观品质；滨河空间形式单一，部分段建筑紧临河道，亲水性差；缺少地标性景观，区域形象不够鲜明。

2 城镇段河道堤防断面设计要点

2.1 堤线布置

城镇段河道堤防堤线应严格按照规划的行洪断面要求、规划蓝线及现有堤线，并结合堤后市政设施及路网规划确定。在保证堤防岸坡稳定的前提下，基本维持原堤线走向，局部段堤线进行合理调整。

2.2 堤顶高程、宽度的确定

2.2.1 堤顶高程的确定

堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。 堤顶超高由设计波浪爬高、 设计风壅水面高度及安全加高3 部分组成，计算式如式（1）所示。

Y＝R＋e＋A

式中：Y 为堤顶超高，m；R 为设计波浪爬高，m；e 为设计风壅水面高度；A 为安全加高，2 级堤防取0.8 m。

（1）设计波浪爬高。 当斜坡边坡系数m=1.5～5.0时，设计波浪爬高按公式（2）确定。

（2）设计风壅水面高度。 在有限风区的情况下，设计风壅水面高度可按公式（3）确定。

式中：e 为计算点的风壅水面高度，m；K 为综合摩阻系数，可取K=3.6×10-6；F 为计算点逆风向到对岸的距离，m， 取50 m；d 为水域的平均水深，m，取8.31 m；β 为风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，（°），取45°。

2.2.2 堤顶宽度的确定

《堤防工程设计规范》要求，堤顶宽度应根据防汛、管理、施工、构造及其他要求确定。城镇段堤防保护对象较为重要，为便于防汛管理，设计堤顶宽度一般不小于8.0 m，堤顶防汛道路宽度不小于6.0 m，部分堤防与规划市政道路结合。

2.3 堤型设计

城镇段河道常用的堤防类型有土堤、 直立扶壁挡墙、直立排桩挡墙和分级挡墙等。土堤是现有河道中应用最为广泛的一种堤型， 常用质量较好的黏土填筑而成， 其堤防稳定性受坡面影响较大， 坡面越缓，堤防稳定性越好，但占地范围较大。 土堤堤防断面如图1 所示。 直立扶壁挡墙与直立排桩挡墙的最大优势是占地少，当堤防地质条件较差时，可在直立挡墙下增设排桩，以提高挡墙自身的稳定性，但投资较大， 其断面如图2 和图3 所示。 对于城市景观河道，考虑更多的是居民休闲散步功能，所以堤防迎水坡应多增设亲水平台，减小每级挡墙的挡土高度。这样，既能满足防洪要求，又便于亲水步道、绿植等的布置。分级挡墙式堤防断面如图4 所示。不同类型堤防的对比结果如表1 所示。

总之，在进行堤型设计时，应结合现有堤型、地形、市政景观规划布置及亲水性需求等因素，综合选择合适的堤型。

3 工程应用

3.1 工程概况

江宁河发源于安徽省当涂县， 流经南京市江宁区和雨花台区，经江宁河闸汇入长江。依据流域规划及相关地区规划， 提升江宁河集镇段防洪、 行洪能力，完善区域排涝设施，可以消除江宁河防洪短板问题，发挥江宁河的全面防洪效益，为流域的发展提供强有力的安全保障。同时，结合镇区的相关发展规划和发展需求，在满足防洪行洪安全的前提下，改善江宁河集镇段水环境，增强滨水空间休闲功能，打造宜居、繁华、具有活力的江宁。

图1 土堤堤防断面示意图Fig.1 Schematic diagram of soil dike section

图2 直立扶壁挡墙堤防断面示意图Fig.2 Schematic diagram of dike section of vertical counterfort retaining wall

图3 直立排桩挡墙堤防断面示意图Fig.3 Schematic diagram of dike section of vertical piling retaining wall

图4 分级挡墙堤防断面示意图Fig.4 Schematic diagram of dike section of multilevel retaining wall

3.2 堤线布置

江宁河集镇段堤防堤线布置结合行洪防洪、规划蓝线、堤后占地及市政布置等要求，适当采取工程措施，在保证堤防岸坡稳定的前提下，基本维持原堤线走向，并对局部段堤防的堤线进行合理调整。

3.3 堤防设计

3.3.1 堤顶超高的确定

根据《水工建筑物荷载设计规范》《建筑结构荷载规范》， 计算出南京地区多年平均最大风速为13.26 m／s（频率为50%）。 设计工况下，风速为多年平均最大风速的1.5 倍，即V＝19.89 m／s。经计算，该工程50 年一遇洪水设计波浪爬高Rp＝0.341 m； 50年一遇洪水设计风壅水面高度为0.000 3 m。 安全加高值取0.8 m，该工程的堤顶超高为1.141 m。

表1 不同类型堤防对比表Tab.1 Comparison of different－typed dikes

3.3.2 堤型设计

根据江宁河工程段沿线特点，以雷古圩抽水站、宁芜铁路桥、江宁镇桥、柏水桥闸（河道拐弯）和柏桥抽水站为节点， 将全线堤防划分为江宁河主河5 段及滨江新河（山水河）共计6 段。

（1）雷古圩抽水站现状泵房紧邻堤防背水坡坡脚，拓浚、退堤空间有限，该段堤线约100 m 范围内不能后退，考虑维持现状堤防。

（2） 雷古圩抽水站至宁芜铁路桥段堤防长度较短，但衔接建（构）筑物较多（包括宁芜铁路道口、平改立新林路桥、 宁芜铁路桥等）， 并且堤后涉及基本农田，不得侵占。 为方便衔接上游2011 年达标堤段、宁芜铁路道口、平改立新林路桥、保留现状的雷古圩抽水站和宁芜铁路桥等，保护基本农田，河道右岸不宜大幅度退堤扩大行洪断面。 所以，该段堤防选用挡墙、土坡相结合的复式断面，在尽量减少退堤、占地的前提下，既要满足防洪行洪要求，又要兼顾景观生态效果。

（3）宁芜铁路桥至江宁镇桥段两岸堤防总长约160 m，上下游受宁芜铁路桥、江宁镇桥限制，且左岸府前小区建成于2009 年，尚未达到征迁年限，小区围墙邻近河口位置，以上因素导致退堤困难。该段采用两级挡墙矩形断面进行河道拓浚。

（4）江宁镇桥至柏水桥闸（河道拐弯）段堤防为江宁河集镇段重点打造堤段。 该段堤防左岸堤后为规划花园路，宽约24.0 m，路面高程约为12.5 m，花园路至现状河口线之间腹地为规划绿地。 为减少右岸退堤、扩大行洪断面以及方便景观布置，本工程拟采用路堤结合方案。以花园路为防洪堤，左岸退堤较多，右岸退堤较少。

（5）柏水桥闸（河道拐弯）至柏桥抽水站段河道左岸堤后农田已随村征迁， 但右岸堤后农田由于涉及代劳政策暂时无法征迁。 该段设计河底高程为3.0 m。 左岸堤防拟采用土堤，堤顶高程为12.5 m，宽度为8.0 m，迎、背水坡坡比为1∶2.5，植物绿化。 右岸堤防采用排桩挡墙堤型，堤顶高程为12.5 m，河底排桩挡墙挡土高程从8.5 m 至河底， 桩顶设置钢筋混凝土冠梁，排桩临水侧布置挂板。

江宁河工程段总体布置如图5 所示。

图5 江宁河城镇段堤段设计分布示意图Fig.5 Schematic diagram of design and distribution of dike section in urban section of Jiangning River

4 结语

城镇段堤防设计选型方面应首先保证区域的防洪保安要求，其次需考虑区域远期规划，保障区域可持续发展。在进行江宁河城镇段堤防设计时，因占地制约，工程沿线大部分采用排桩挡墙堤型，集镇左岸滨河广场重点打造段采用土堤堤型， 集镇右岸涉及农田代劳问题，采用扶壁挡墙堤型，山水河口下游左岸建设用地较宽，采用土堤堤型。 工程实施后，可提升江宁河集镇段防洪、 行洪能力， 完善区域排涝设施，消除江宁河防洪短板问题，发挥江宁河的全面防洪效益， 为流域的发展提供强有力的安全保障。 同时，该工程结合了镇区的相关发展规划和发展需求，在满足防洪行洪安全的前提下， 改善了江宁河集镇段水环境，增强了滨水空间的休闲功能，为建设宜居繁华的活力江宁作出了积极贡献。