水利工程中堤防设计方案研究与优化
摘要：在社会经济不断发展的过程中，水资源不能合理利用出现匮乏，自
然灾害较多，特别是2021年黄河流域降雨量是六十年来最大的一年，造成多地农田水利受害等问题。为了使此情况得到改善，要求相关部门加强水利工程等技术设施，比如水利工程堤防，对湖泊、河流等进行约束，避免洪水暴涨，对周边地区经济发展与人们生命财产安全造成威胁。基于此，以下对水利工程中堤防设计方案研究与优化策略进行了探讨，以供参考。
关键词：水利工程；堤防设计；方案研究；优化策略 引言
面对日益频繁的洪涝灾害和低标准的防洪排涝体系高河道综合防洪体系,加固或新建堤防,改善水利工程于运行管理成为当务之急。隆都围保护对象为澄海区隆都镇和潮州市部分地区,捍卫人口19.5万人、耕地面积6.2万亩。现状堤防是在原有土堤基础上,经历年逐次加高培厚形成的,堤身单薄、险段较多,每年汛期洪水来临,堤防险情不断,围内人民生命和财产受到严重威胁。
1水利工程中河道堤防施工的作用
堤防指的是河流、湖泊、水库防洪渠周围建设的土堤或者防洪墙，还是目前世界使用最广泛的防洪对策，在具体使用过程中也有良好的效果。创建堤防能够保护人们的生命财产安全，避免影响到农业生产。在河道堤防工程竣工之后出现洪水字啊还，使用堤防工程能够在过道控制洪水。所以，要使洪水流速得到加大，提高洪水过道深度，方便排洪排沙。堤防工程建设和河道治理作业密切相关，比如为了扩大堤防施工过程中泄洪能力，要使加厚堤坝得到加厚加高，并且合理使用曲线切割、河道疏浚与矫直，并且使用防堵阻水措施。另外，将堤防应用到农业中，能够对土地复垦，改善区域农业生产条件，还能扩大
耕地面积。堤防不仅是防洪的手段，而且是治河的工具。随着社会的快速发展，堤防的作用也越来越大，集防洪.治河.绿化.环保与一体。在黄河下游的生产堰堤防更是为国家提供了广愗的良田。
2工程现状及存在问题
隆都围经过多年的运行,在产生巨大社会效益的同时也因为历史原因、自然条件和人们的生产活动等存在一些工程隐患,主要存在以下问题：（1）不良地基未进行处理。堤防基本是在原有民堤的基础上,经历年不断加高培厚形成,未经认真勘探选线,对不良堤基也未进行必要的处理,致使遇较大洪水时,渗漏、滑坡等险象环生,特别是砂基部分较为突出。（2）堤身强度不足。堤身填土多数就地取土,未按标准要求选取土料填筑,堤身密实度较差、强度不足。一些堤段填筑土料含砂量大,管涌现象严重,历史曾发生过滑坡、决堤。（3）由于人们生产活动和河流主流的摆动变化,迎流顶冲,深槽迫岸,河床下切致使堤脚冲刷、崩岸、滑坡等,不断产生险段。该部分堤段基本已作加固处理,如在迎水坡面上做砌石护坡、堤脚抛石及设置丁坝,但加固措施未能完全消除险患,每年仍需对险段进行抛石处理（4）现状堤防堤内外有果树园地、稻田菜地,堤坡杂草丛生,局部存在鼠洞、蚁穴,危害堤身安全；部分堤围前后坡存在大量建筑垃圾及生活垃圾填筑,影响堤防岸坡安全及发出臭味影响周边环境。虽经历年进行了多次整修处理,但病害仍未得到根本治理,堤防仍存隐患、许多堤段尚未达到堤防防洪标准,汛期洪水来临,险情不断。
3水利工程中堤防设计方案研究与优化策略 3.1堤基防渗加固设计
堤基主要由第四系全新统冲积层组成,根据堤基地质条件、渗漏险情及隐患,通过对造价、防渗效果、施工及适用条件分析,并根据鄱阳湖区的圩堤堤基防渗处理经验,结合堤身防渗处理确定堤基防渗的相应处理措施。
3.1.1水平压盖
水平压盖作用是延长渗径,降低渗透坡降,使其小于堤基渗透降允许值。水平压盖可采取临水侧防渗铺盖和背水侧填塘固基、压渗盖重。由于堤外大多临河岸,无足够的滩地做铺盖,且铺盖土料要求高,取土困难,施工难度较大。根据以往的经验,在堤防的背水侧填平取土塘和水平塘,以稳固堤基,起到良好的防渗作用。
3.1.2垂直防渗
对地质情况复杂且受地形条件,不宜采用水平压盖或填塘压浸工程,可采取垂直防渗处理,根据本工程实际情况,均可采用水平防渗措施,而堤基强透水层较深,较难截断,造价较高。
3.1.3排渗减压
在堤防内部修筑减压井和排水沟,经过减压井和排水沟将承压水反滤排出,减小水头,防止渗漏。减压井和排水沟的投资费用较低,施工简单,但后期维护费较高,排水反滤需经常更换,否则会阻塞失效,而减压井（沟）排出的水再由电排站抽排到外河,年运行费用高,采用此种方案不经济。根据以上防渗效果、施工及适用条件,结合地形地质、险情分布和现场实际情况,本次堤基防渗设计采用填塘固基及水平铺盖等防渗措施,局部险情严重段使用垂直防渗延长渗径。
3.2地下连续墙工作原理与特点
地下连续墙是在地面上利用特制的成槽机械，沿着开挖工程的周边（例如地下结构的边墙），在泥浆（又称稳定液，如膨润土泥浆）护壁的情况下进行开挖，形成一定长度的沟槽，再将制作好的钢筋笼放入槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇注，形成一个单元的墙段，各墙段之间采用特定的接头方式（如用接头管或接头箱做成的接头）相互连接，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙。
3.3护坡结构的生态性分析
依据案例项目的实际规划情况，选用宾格石笼结构进行护坡设计，此种结构组成有网箱、石块，表现出较强的挠性，优异的韧性可积极应对河床变形问题，表现出较强的透水能力，可保证边坡长时间处于结构稳定状态。结构具有优异的淤泥性，可增强自然植被的生长能力，使结构设计能与河岸周边环境相融合，表现出较高的生态性。拼搭宾格石笼，能在短时间内高效完成施工，相比混凝土不会对环境形成较大污染。
3.4摊铺碾压要求
现代施工中的碾压机械主要有静力碾压式压实机械，冲击式压实机械，振动式压实机械，复合作用压实机械，振动作用的振动式压路机，可根据施工要求选择合适的碾压设备。水利工程中河道堤防施工在摊铺过程中以严格要求开展，在使用设备的过程中实现堤坝分层压实，保证压实后平行堤轴线角度超过0.4m，垂直轴线角度为3m，对堤坝平整度进行保证。在检测满足需求标准之后重新填充土质，一般使用振动碾压，目前河道地方碾压施工的就是振动碾压，在施工过程中对碾压连接宽度进行重视，控制为9cm以上，保证此摊铺碾压施工后成果满足施工标准质量求。
3.5堤防断面设计
参照项目所在区域的堤防工艺，分别从生态、施工成本等方面思考设计方案的可行性。经方案对比选择梯形结构进行堤防断面设计。梯形断面的用料选自工程区域内的河床砂砾石。护坡设计时选用植物+石笼的结构方案。边坡设计方案为1∶1.5。边坡厚度参数的平均值为0.3m。在河床表层使用宾格石笼进行铺设，铺设厚度取0.3m，石笼宽度取2.5m。护坡结构生产时，采用双面绞合钢丝，配合底座结构、聚合盖面，组装成生态性极强的网垫体系，可进行绿植高效种植。
结束语
堤防设计直接决定着国内水利项目的最终质量。为此，在设计中需遵循设计规范，结合工程实际要求，给出可行的设计方案，逐步增强堤防功能。