西峡水库技施设计.doc

1、西峡水库技施设计1 综合说明前言本次修改是依据宁夏回族自治区水利厅文件( 宁水计发(2007),号 ”自治区水利厅关于泾源县西峡水库扩建工程初步设计报告的批复” 1.1 绪言泾河流域地处黄土高原中部，由西北向东南流经宁夏、甘肃、陕西3 省区 ，全长 455.1km ，流域总面积 45421km2，其源头位于六盘山东麓宁夏回族自治区泾源县。泾源县位于宁夏最南端，国土面积1131km2，行政隶属固原市。境内地势西北高东南低，分为六盘山山地、中部低山沟壑和东部崆峒山前山三个地貌类型。该地区具有大陆性气候特点，属暖温带半湿润至半干旱气候区。但受六盘山抬升的影响，其气候特点不同于周边地区，热量属于中温带

2、气候，干湿状况属于湿润至半湿润区，有黄土高原上的“湿岛”之称。年平均气温6.9? ，多年平均降水量 704mm，降水时空分布不均，多集中在 7,9 月，有东少西多的差异和随海拔增高而增加的趋势，而且常易形成冰雹和雨涝等自然灾害。土壤类型以始成土面积最大，占土壤总面积的 32.27 。植被类型一般有山地植被、森林植被和沼泽植被 3 种类型，森林覆盖率达到 40 。 泾源县下辖香水镇、泾河源镇、六盘山镇等 7 个乡镇， 113 个行政村，总人口为 12.37 万人，其中回族人口为 9.28 万，占全县总人口的 75 。农业人口为 11.57 万，占全县总人口的 92 ，人口密度为 108 人/km

3、2。耕地面积 57.9 万亩，人均耕地约 5.0hm2 。由于自然和历史的原因，该地区的生态环境相当脆弱，经济发展相对滞后。在保护生态环境的前提下实现经济发展，不但对源头地区经济社会的可持续发展有重要意义，而且必将对整个流域地区的发展产生积极影响。今天，面对日益恶化的生态环境，人类意识到过去的经济发展，是以牺牲生态环境为代价的，人类必须谋求生态环境与经济的协调发展。而对生态环境与经济社会发展协调性研究，是实现这一发展战略的前提和基础。泾源县自然资源丰富。境内川塬交错，河流纵横，水资源充沛，天然次生林得天独厚，植物资源分布很广，中药材种类繁多; 野生动物频丰 ; 矿产资源有铜、铅、磷、石灰岩、水

4、锈石等 ; 旅游资源极为丰富，是一个以自然山水森林景观和回乡风情为特色，以风景游览、疗养避暑和科学考察为主要功能的风景名胜区，主要由野荷谷、老龙潭、凉殿峡、鬼门关、沙南峡五大景区和秋千架，延龄寺石2 窟、堡子山公园、六盘山自然资源馆、城关清真寺五个独立景点组成，总面积45km。相传老龙潭因魏征梦斩老龙而得名，延龄寺是南宋活佛济公苦练修行的地方，凉殿峡则是成吉思汗屯兵避暑之处，奇景奇貌令游人留恋忘返，是度假、避暑的理想胜地。境内公路成网，四通八达，乡乡能柏油路，村村能公路。邮电通讯发达，程控电话与全国联网，乡乡通话，村村通邮。中宝铁路蒿店站距县城36km。 西峡水库位于泾源县县城西 5km 的泾

5、河一级支流香水河上，地处东经106?1650，北纬35?2948。该工程为小 ( 一) 型水库，承担下游城市用水、防洪、灌溉、发电以及发展旅游业等任务，综合效益显著。但因水库防洪标准较低，坝顶高出县城地面约 138m，坝体单薄，坝顶宽仅为 4m，一旦发生超标准洪水，老化失修的溢洪道将不能正常泄洪，造成水库溃坝，对县城和下游 8 个行政村约 2 万余人的生命财产以及新建卧龙山水库、沙南、南梁电站造成不可估量的损失。同时由于溢洪道未安装闸门，采用叠梁蓄水，高水位运行坝体渗漏严重，无法按正常蓄水，水库蓄水量不能满足县城居民日常饮用水及下游农田的灌溉任务。另外泾源县是全区的重点旅游城市，其中以龙潭水库

6、、西峡水库库区上游的荷花池、胭脂峡等尤为有名，西峡水库距县城约 5km，交通十分便利，现在自治区行政会议中心又建在此处，所以，将西峡水库扩建后，建成一座集灌溉、人饮、防洪、发电、旅游等综合性的水利工程，对发展县城旅游业也将起到极大的推动作用。 根据自治区发改委、水利厅意见，我院于 2005 年 10 月进行西峡水库的可行性研究工作，并于 2005 年 11 月份完成第一份可研设计资料。之后水利厅组织专家多次进行论证，并按照审查意见进行修改，前后比选了加坝高度、加坝坝型、泄洪建筑物孔数、泄洪建筑物进口底板高程等共8个方案，组织专家开了5次审查会，并于 2006 年 6 月 16 日在自治区水利厅

7、通过可研方案审查，本着工程可行、方案合理及投资最优情况确定方案八为推荐方案 : 即主坝加高 1m，加坝坝型为粘土均质坝，坝顶宽 10m; 输水建筑物沿用原输水洞，坝体培厚部分沿长新建 ; 泄洪建筑物沿用原 3 孔开敞式溢洪道，同时安装闸门以利蓄水。随后水利厅下发了可行性研究的审查意见。 2006 年 8 月 22 日自治区发改委组织专家在踏勘泾源县西峡水库现场后召开了会议，讨论西峡水库扩建工程供需水量平衡，会后我院又按照审查意见对西峡水库供需水量平衡分析重新进行了计算与复核，并提交了泾源县西峡水库扩建工程供需水量平衡分析报告。随后自治区发改委下发了关于( 宁发改地区2006582号) 批复泾源

8、县西峡水库扩建工程可行性研究报告的涵，按此可研批复并依据水利水电工程初步设计报告编制规程(DL 5021-93)编制完成了泾源县扩建工程初步设计报告。本次设计依据2007年6月21日由水利厅主持审查的论证会提出的审查意见进行修改，主要为坝加高1.0m ，坝顶宽由8.0m缩为6.0m。1.2水文气象西峡水库位于泾源县县城西5km 的泾河一级支流香水河上，地处东经 106?16 50，北纬35?2948。水库位于六盘山东麓迎水汽方向，降水较丰，属半湿润区。该区为土石山区，林草丰茂，植被较好，径流较丰，侵蚀不剧，多年平均侵蚀模数为 4000t/km2 ，多年平均降水量 704.00mm，多年平均水面

9、蒸发量 800mm，干旱指数 1.14 。 西峡水库流域多年平均气温为 6.9? ，全年最高气温为 31.2? ，最低气温为 -28.1? ，年平均风速为 10.0m/s ，年最大风速为15m/s，冻土层深度为 1.20m 。1.3 工程地质 ? 西峡水库各拟建场地的工程地质条件是比较好的，各拟建场地中，除溢洪道场地覆盖层较厚外，其它场地Q41aL 覆盖层均不太厚，下部K1L 泥灰岩和泥岩强度高、厚度大，有相对隔水层存在，是较好的基础持力层。但是由于各场地内基岩埋深差别较大，建议根据各拟建物特征及地基土承载力采用相应的地基础埋深。? 输水塔拟建场地4m 以上角砾层呈松散状态，不宜作为地基持力层

10、 ;4m 以下角砾层呈密实状态，但厚度不大，也不宜作为地基持力层。建议采用天然地基，以下部中等风化泥岩、泥灰岩作为地基持力层。 ?输水渠基础可以根据设计标高以角砾或基岩作为基础持力层，应做好防渗处理。 ? 溢洪道基础以坝基填土为基础持力层，但需加强衬砌。 ? 基槽开挖前应采取有效的排降水措施 . 。 ? 土料距离较近，质量附合要求。 ? 坝址区地震基本烈度为 ?度。动峰值加速度为 0.20g 。 ? 该地区最大冻土深度 0.86m 。1.4 工程任务和规模 1.4.1 工程任务 该工程是一项综合性水利工程，对其进行改扩建主要任务是解决泾源县县城用水问题，同时也兼负着城市防洪、灌溉、发电以及旅游

11、观光等任务。 1.4.2 工程规模 本次水库工程改扩建规模为土坝加高培厚 1.0m ，新建取水建筑物水塔并延长输水涵洞 11.2m ，新建溢洪道进口段及闸室段长 24m，改造泄洪明渠及陡坡。 1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程等别及供水标准根据防洪标准 (GB 5020194) 及水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准SL2522000规定，西峡水库总库容在1000,100万 m3 之间，属小 (1) 型水库，工程等别为 ?等，主要建筑物 ( 土坝、输泄水建筑物 ) 为?等 4级，次要建筑物及临时建筑物为?等 5级。查山区、丘陵区土石坝的洪水标准为: 设计洪水标准为50,30年，取 30年;

12、 校核洪水标准为 1000,300 年，取 300 年。设计水平年为 20 年。 1.5.2 工程总体布置 本工程土坝加高 1.0m ，最大坝高 30m，坝顶高程至 2061.00m ，坝顶宽度 6.0m ，坝顶长204m，上游坡比 1:3.0 ，下游坡比 1:2.5 。新建取水建筑物水塔并延长输水涵洞11.2m，新建溢洪道进口段及闸室段长 24m，改造泄洪明渠及陡坡。 1.6 机电及金属结构 输水建筑物选用 2 套 1.2 1.2m 及 1.0 1.0m PGZ 型铸铁闸门， QL 型50t 手电两用单吊点螺杆式启闭机 2 台，配套电机 Y160M-6，功率 7.5kw ，螺杆直径 140m

13、m。 溢洪道选用 3 套 44.0mPGZ型铸铁闸门，选用 LQ 型 230 手电两用双吊点螺杆式启闭机 3 台，配套电机 Y160L-8 ，功率 7.5KW，螺杆直径110mm及一台 16t 电动葫芦。 1.7工程施工施工工期安排二年完成，第一年首先完成输水建筑物及右岸2058.00m 以下坝体施工，待输水建筑物建成后，第二年再完成溢洪道及其余坝体的施工及收尾工作。1.8 设计概算本工程共需土方8.86万 m3，其中土方开挖1.58万 m3，土方回填 7.27万 m3; 砌石 0.50百 m3，其中: 浆砌石0.50百 m3; 浇筑混凝土42.94百 m3，工日数量为3.03万工日。共需钢材

14、149.68t，板枋材47.24m3 ，水泥1328t，砂子3511m3，石子48675m3，块石59m3，汽油7.51t，柴油191.41t。 工程概算总投资934.55万元，其中建安工程费572.325万元，设备费149.02万元，临时工程费49.37万元，勘测设计费41万元，工程监理费14.9万元，其它107.94万元。2 水 文2水 文2.1流域概况西峡水库位于泾源县县城西5km 的泾河一级支流香水河上地处东经106?1650北纬35?2948。水库位于六盘山东麓迎水汽方向，降水较丰属半湿润区。该区为土石山区林草丰茂植被较好径流较丰侵蚀不剧多年平均侵蚀2 模数为 4000t/km多年平

15、均降水量704.00mm多年平均水面蒸发量800mm干旱指数1.14 。2.2气象要素西峡水库流域多年平均气温为6.9? ，全年最高气温为31.2? ，最低气温为-28.1?，年平均风速为10.0m/s，年最大风速为15m/s ，冻土层深度为 1.20m 。2.3 水文要素分析计算根据全区各站点1959,2004年 46年资料计算各监测站的降水、蒸发、径流及泥沙的多年均值，点绘多年平均降水、蒸发、径流等值线图和输沙模数分区图。根据这些图，查得该水库流域重心的多年平均降水、蒸发、径流以及输沙模数值。并根据单站历年资料( 插补延长为同步资料 ) ，计算统计参数，点绘频率曲线，编制图集以供查用。所计

16、算得的设计值与邻近有实测资料的降雨、径流、泥沙资料进行对照校核后确定报告中的数值。2.3.1降水 根 据 西 峡 雨 量 站 观 测 资 料 ， 多 年 平 均 降 水 量 704.0mm ，最 大 年 降 水 量 1173.8mm1961年，最小年降水量 374.0mm1997 年，多年平均降水量变差系数 Cv0.24，Cs2Cv， P50、P75、P90、P95 各保证率降水量分别为691mm、584 、498mm、451mm。多年平均及不同保证率年降水量月分配见表 2,1 。西峡水库降水量逐月分配表 表 2 1 单位 :mm 月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 全

17、年 多年平均 7.0 9.2 21.1 43.7 61.3 94.3139.4 143.6 112.2 55.6 14.1 3.5 704 50 6.9 9.0 20.7 42.8 60.1 92.6136.8 141.0 109.254.6 13.8 3.5 691 75 6.4 12.3 12.9 47.3 54.9 153.6 89.3 83.5 54.357.2 1.8 10.5 584 904.0 16.9 7.5 21.9 5.0 58.8 86.1 187.2 56.8 48.3 2.5 3.0 498 95 8.66.8 29.3 19.4 103.334.7 105.1 80

18、.3 29.3 14.4 12.6 7.2 451 2水 文 2.3.2蒸发 该流域多年平均水面蒸发量 (E601 型 )800mm。蒸发量年际变化不显著而年内变化较大，一般1、2月及12月结冰蒸发量小， 5、6 月份气温升高，降水不是很多，蒸发较大。多年平均水面蒸发量月分配见表2 2。 西峡水库多年平均水面蒸发量月分配表表 2 2单位 :mm月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12全年 4.5 4.4 7.1 10.9 14.0 13.8011.7 10.6 7.2 6.3 4.84.7 100多年 36.0 35.2 56.8 87.2 112.0 110.4 93.68

19、4.8 57.6 50.4 38.4037.6 800平均 2.3.3径流 西峡水库多年平均径流深250mm，Cv0.64 据泾河源站资料计算，Cs2Cv， 3 多年平均径流量1098 万 m ，P50、 P75、 P90、P95 各保证率径流量分别为 1021 万 m3、729 万 m3、522 万 m3、 418 万 m3。多年平均及不同保证率年径流量月分配见表2 3。 西峡水库年径流量逐月分配表3表 2 3 单位 :万 m月份 123456789101112全年多年 86.75 75.77 63.68 113.1108.7109.8157.0 110.9 96.62 80.1553.80

20、41.73 1098平均 50 80.65 70.4459.21105.2101.1 102.1 146.0 103.189.8574.53 50.02 38.80 102175 49.5740.0946.6548.11 72.90 78.73 64.8845.92117.4 72.1751.76 40.82 72990 35.5 28.71 33.40 34.45 52.2 56.3846.4632.8984.0451.68 37.0629.23 52295 28.42 22.99 26.75 27.59 41.8 45.14 37.2026.3367.3041.3829.68 23.424

21、182.3.4泥沙 西峡水库水质较好，多年平均侵蚀模数为400t/km2 ，年平均输沙量为 1.756 万 t ，矿化度在 0.5g/L以下。年平均输沙量月分配见下表24。 西峡水库输沙量逐月分配表 表 2 4 单位 : 万 t月份 123456789101112 全年00 0 0.7 3.2 8.9 50.9 20.8 14.9 0.6 0 0 100多年平均0 0 0 0.012 0.056 0.156 0.894 0.365 0.262 0.011 0 0 1.756 2水文2.4设计暴雨 由年最大 24小时点雨量均值等值线图查得24 小时点暴雨量为64.0mm，Cv0.50，Cs3.5

22、Cv，计算得各频率设计点、面雨量见表2 5。 西峡水库 24小时不同频率点面雨量表表 2 5单位 :mm 点雨量设计 频率 均 值 雨量 0.1 0.2 0.33 0.5 1 2 3.33 5 10点雨量 242.6222.1 207.4195.2175.4154.9 139.5 127.4 106.3 64.0面雨量 228.0211 199.1 187.4170.1 150.2135.3123.4103.12.5设计洪水 (1) 计算方法 采用宁夏暴雨洪水图集半湿润区 24h 暴雨典型分配，扣损法计算产流，汇流计算采用纳希瞬时单位线法进行汇流计算。 (2) 产流计算西峡水库属于六盘山森林区。根据该区暴雨特性及下垫面条件条用扣损法计算产流过程。