沿河、渠、湖、海岸邊或行洪區、分洪區(蓄洪區)、圍墾區邊緣修築的擋水建築物。其作用為:防禦洪水氾濫,保護居民、田廬和各種建設;限制分洪區(蓄洪區)、行洪區的淹沒範圍;圍墾洪泛區或海灘,增加土地開發利用的面積;抵擋風浪或抗禦海潮;約束河道水流,控制流勢,加大流速,以利於洩洪排沙。在河流水系較多地區,把沿幹流修的堤稱為幹堤,沿支流修的堤稱為支堤,形成圍垸的堤稱垸堤、圩堤或圍堤,沿海岸修建的堤稱海堤或海塘。

  沿革 堤是世界上歷史最悠久、應用最廣泛的防洪工程措施。埃及人民在公元前3400年修建瞭尼羅河左堤。中國先秦已有關於堤防的記載。到秦漢時期,黃河下遊的堤防已逐漸完備。最早出現的是土堤,西漢時才有較大規模的石堤,五代、北宋已有雙重堤防,元、明時期將堤防按位置和用途分為十幾種。明代潘季馴治河時,將黃河下遊堤防分為下列類型(圖1)。①遙堤:離河道較遠的堤,防禦夏秋的大洪水。“伏秋暴漲之時,難保水不至堤,然出岸之水必淺,既遠且淺,其勢必緩,緩則自易保也”。②縷堤:離河槽較近的堤。用以約束水流,加大流速,增強水流的挾沙能力。③隔堤:又稱格堤,是遙堤、縷堤之間與水流方向大致垂直的堤。當縷堤發生決口或漫溢時,水流遇到隔堤,有緩流落淤之效,還有減少洪水淹沒下遊的功用。④月堤:形同月牙,也叫越堤,是在重要堤段臨河或背河修築的圈堤,形成兩道防線。世界上有些河流也常設有兩道或三道堤防,如埃及尼羅河的一些危險堤段設置兩道堤防;蘇聯有幾條河流易塌岸堤段設有兩道或三道堤防;巴基斯坦辛德河有復線堤防體系;歐洲一些河流,根據洪水的季節特性,設置夏堤和冬堤。中國到明、清兩代堤防迅速增多,堤工技術也有較大的發展。近代土壩技術發展很快,使築堤技術在設計理論和施工技術上都有很大的發展。修建堤防已從憑借經驗逐步提高到以科學理論為指導。在經濟發達的國傢,特別註重采用新技術,提高堤防質量,以減少汛期的人力防守。

  結構 世界各國堤防以土堤最多,就地取材修築,結構簡單,多為梯形斷面。為加固土堤,常在堤的臨河或背河一側修築戧臺,以節約土方。為加強土堤的抗沖性能,也常在土堤臨水坡砌石或用其他材料護坡。石堤以塊石砌築,堤的斷面較土堤為小。在大城市及重要工廠周圍修堤,為減少占地有時采用漿砌塊石堤或鋼筋混凝土堤,稱為防洪墻,堤身斷面小、占地少,但造價高。強潮區的海堤,地基處理是築堤成敗的關鍵,護坡常采用抗沖能力強的圬工結構。

  規劃設計 根據防洪的要求,堤可以單獨使用,又可以配合其他工程或組成防洪工程系統,聯合運用。堤防工程為防洪系統中的一個重要組成部分,不論新建或改建、加固原有堤防系統,都需要進行規劃、設計。首先要結合江河綜合利用規劃,進行堤線、堤頂高程等選擇,以及老堤的改線和加高加固的研究,江河堤防還要結合進行堤距的選擇。規劃的堤線等確定後,再作堤身斷面的具體設計。

  堤線選擇 江河堤防選線時:①應對堤線附近地區經濟、社會狀況、土壤地質條件、水文及泥沙特性、河床演變規律等進行調查研究。根據河流的水文、泥沙特性,大致確定洪水的過水斷面,並參照河道整治的因勢利導原則,標定中、小水河槽的位置,使洪水的行洪水域與中、小水河槽的線路相協調;洪水的主流線與中常水深泓線盡可能一致。②堤線走勢應盡可能平順,避免急彎和局部突出,以適應洪水河勢流向。③盡可能避開村莊,少占耕地。④盡量選在地勢較高、土質較好之處,以減少築堤的工程量。⑤堤線離中常水域的距離,應考慮營造防浪林和修堤取土的要求。

  堤距和堤高的確定 堤距和堤高是密切相關的。河道通過相同的設計流量時,堤距窄,水位高,則堤頂高;堤距寬則堤頂低。通常考慮洪水河床要有足夠的寬度以通過設計洪峰流量,同時又不使當地水位過分地升高並兼顧上下遊的水位情況。堤防設計首先要根據防洪、防潮的要求和經濟能力,確定防洪標準;根據水文分析與計算,確定設計洪水;根據河道水力、泥沙特性,推算沿程設計水位;根據風浪要素、沉陷和工程等級,確定堤頂超高;然後建立設計流量下堤距與堤高的關系;再根據社會經濟能力和技術水平,經過多方案的技術經濟比較,選定最佳的堤距與堤高。必要時還可以用河工模型試驗,對上述結果加以驗證。

  堤身橫斷面設計 根據擋水水頭大小、堤基地質情況、堤身材料,來確定堤身橫斷面的結構。土堤多近於均質,堤身橫斷面決定於外力和水流的滲透力,可用水力學和土力學方法來核算其穩定性。隨著社會經濟的發展,對堤防的要求不斷提高,為瞭達到經濟、有效,采用瞭較復雜的堤身結構。在理論上,除瞭對邊坡、滲透、抗震的穩定分析進行深入研究外,還日益對洪水歷時和水位驟降所引起的不恒定滲流,以及堤基土層和堤身材料等,給予重視;在滲流穩定問題上把堤基和堤身視為整體進行綜合分析。堤防橫斷面尺寸,還受以下因素影響:堤頂寬度往往需要滿足料物堆存、防汛搶險、交通運輸的要求;堤的邊坡在理論分析的基礎上,需綜合考慮雨水的坡蝕作用、植物生長、機械維修等因素,參照已有穩定坡度的河堤來選定。石堤及防洪墻的斷面設計,系根據設計荷載,由建築的穩定和結構計算確定。海堤、湖堤的規劃選線和設計基本原則與江河堤防相似,但其堤頂高程主要決定於潮位、風暴潮(風浪);分洪區、蓄洪區堤頂高程決定於蓄洪水位。堤防兩面臨水時取其較高一面的水位值。

  堤的加高加固 由於河床淤積抬高,堤防相對降低,堤身受各種影響和內部存在隱患,危及安全,因此需要對堤防加高加固,以維持和鞏固其效能。堤的加高應根據新的設計指標,擬采用的材料和結構,連同原有堤防進行分析計算,以確定新的堤身橫斷面。堤的加固,通常采用加大橫斷面尺寸或改變堤身結構的辦法(見彩圖)。主要的措施有:抽槽換土、加粘土斜墻和鋪蓋、構築防滲墻、建砂石反濾、建減壓井、修築前後戧、放淤固堤等(圖2),選用何種措施要因地制宜。此外,錐探壓力灌漿有消除隱患、強化堤防的作用。多沙河流的堤防主要是利用河水中含沙量大,以堤背放淤的辦法加固。放淤的方法有:利用涵閘引水放淤、利用揚水站提水放淤、利用泥漿泵或吸泥船放淤。有些含泥沙不多的河流,也用吸泥船挖取河床泥土淤填後戧,加固堤防(見彩圖)。這類辦法工程造價低、就地取材、節省勞力、施工簡單、容易進行。用戧臺加固堤防仍是世界上許多國傢采用的辦法,但有些國傢已把戧臺改為緩坡,使堤坡不帶有明顯的棱角,施工方便;斷面形狀與浸潤線較接近;便於用機械維修並易於種植草皮。

永定河左堤加固

河南黑崗口黃河吸泥船放淤固堤