中型灌区可研报告

1 1 综合说明综合说明 1.1 基本情况 1.1.1 工程建设背景 怀安县地处冀西北，总面积 1704km2，辖 11 个乡镇 273 个行政村，总 人口 24.6 万，其中农业人口 22.2 万。县境地处海河流域永定河水系洋河 上游，有洋河干流 1 条，洋河主支流 5 条，过境河道总长 167 公里,其中东 洋河、西洋河、南洋河、洪塘河和洋河干流横贯全境, 属常年性较大河流， 十里沙河穿越怀安和宣化交界区域，属季节性较大河流，多年平均径流量 3.02 亿 m3，其中自产 0.92 亿 m3, 50 %年径流量为 2.76 亿 m3，其中自产 0.88 亿 m3, 75%年径流量为 2.01 亿 m3，其中自产 0.74 亿 m3, 多年平均可 利用量 1.53 亿 m3。地下水资源总量 1.08 亿 m3，其中可利用量 8462 万 m3， 水资源较为丰富，属名副其实的洋河源。 全县共有中小型水库 9 座，总库容 4065 万 m3，年供水能力 6550 万 m3，其中西洋河水库总库容 1535 万 m3，年供水能力 1750 万 m3，全县有 5 万亩以上的灌溉区有 3 个，分别是水沟口灌区、洪塘河灌区和洋河西灌区。 洋河西灌区位于县境西北与尚义县和陕西天镇县交界，西洋口河两岸， 下游与大洋河灌区衔接，属干、支二级渠道，灌区被西洋河分为南北两部 分，东西长南北窄，地形狭长，支渠较短，以西洋河水库、西洋河为灌溉 水源，灌区内有 17 条干渠，灌溉柴沟堡镇、渡口堡乡 23 个行政村（街） 7.25 万亩耕地，受益人口 2.53 万人，农作物以玉米、架豆和大棚蔬菜为主， 灌区内全部为一年一熟作物。 2 1.1.2 已建项目实施效果概述 洋河灌区地处怀安县北部，洋河南岸的东、西、南洋河及洪塘河汇流 地段，属河谷盆地。灌区内共有 7 条干渠，干渠全长 67.47km，支渠总长 77.03km，主要建筑物 370 座；灌区设计灌溉面积 11 万亩，有效灌溉面积 10 万亩，灌区内灌溉水源以地表水主以地下水为补充。农作物以玉米、水 稻、架豆和土豆为主，灌区内全部为一年一熟作物。 洋河灌区节水灌溉工程在洋河灌区中选择自然条件、经济条件比较优 越、灌溉用水量大且水资源浪费比较严重的 8 万亩耕地进行节水技术改造。 节水项目区位于洋河南岸，西起东洋河村,东至刘家堡村,涉及怀安城镇、 柴沟堡镇、第六屯、左卫和宣化县江家屯乡五个受益乡镇 36 个村 7.86 万 人。主要分布在集成渠、民生渠、西良渠、香水山渠及进化渠 5 条干渠控 制的范围内。其中，集成渠节水灌溉面积 0.82 万亩，民生渠 4.28 万亩， 西良渠 0.7 万亩，香水山渠 1.2 万亩，进化渠 1.0 万亩。工程于 2004 年 5 月开工，2006 年 12 月完工，共衬砌干渠 37.2km 支渠 25.7km，维修改造渠 系建筑物 163 座，工程总投资 3122.91 万元。工程投入运行后，经测试干 渠水利用系数达到 0.90，支渠及田间水利用系数达到 0.70，综合灌溉水利 用系数为 0.63，年节水 1331 万方，实现了原设计的节水目标。 民生渠是怀安洋河灌区中最大的一条渠道，总长 22km，设计灌溉面积 4.28 万亩，其工程投资占洋河灌区节水工程总投资的 53%，2004 年完成了 干渠衬砌，2005 年衬砌工程投入运行后。原来从渠首引 5m3/s 的水流到末 端需 7.86h，项目实施后仅需 5.46h，浇地时间缩短了 30%；原渠首引水量 200 万 m3，送至末端只剩 138 万 m3，而 2005 年输水后剩余 180 万 m3，干渠 渠道水利用系数由衬砌前的 0.69 提高到衬砌后的 0.90，节水效果十分明显； 3 由于渠道衬砌后糙率减小，流速增加，与衬砌前相比，渠道淤沙量减少了 75%左右；民生渠原为事故多发渠，而今年输水期间未出现一例因渠道跑水 而淹没村庄及附近农田事件，仅减少渠道淤积和保证安全输水这两项，民 生渠管理站年节约费用达 60 万元以上；并且由于用水量减少，亩均水费减 少了 20%。西良渠、香水山渠衬砌工程投入运行后，也达到了预期效果。 1.2 工程位置 灌区地处河北省西北部，张家口市西南部，属洋河流域，北邻尚义万 全，南接怀安城浅山高地，东与洋河灌区交接，西和山西毗邻，是怀安县 境内洋河各主支流出口的冲洪积扇台地、阶地区，总面积 338 km2。地理位 置东径 1042810448，北纬 40324046，以洋河主支流 西洋河、东洋河、洪塘河为灌溉水源。工程位置见怀安县（中型灌区） 洋河西灌区节水技术改造工程位置示意图 。 1.3 工程区域概况 灌区西起西洋河水库东至柴沟堡镇刘家夭村北民生渠渠首上游，南起 瓦沟台水库北至东洋河，全灌区有干渠 8 条总长 81.31km，支渠 73 条总长 73.1km，总引水能力 33.8m3/s，多年平均引水量 1845 万 m3，以西洋河为灌 溉水源，有效灌溉面积 6 万亩，占全县水浇地面积的 33%，是怀安县的主要 粮食生产基地。有柴沟堡镇、渡口堡乡等 2 个乡镇 23 个行政村 2.53 万人 受益，其中农业人口 2.02 万人，劳动力 0.96 万个。2011 年灌区粮食总产 达到 0.36 亿 kg，平均亩产 560kg，土豆架豆总产 0.35 亿 kg，农业总产值 0.32 亿元，农民人均纯收入 3400 元。 灌区内有京藏高速，100 国道，乡、村级公路，纵横交织，对灌区内的 工程施工提供了便利的交通条件。 4 1.4 地质及水文 1.4.1 地质 工程位于山西台背斜,怀安复背斜的北部, 洋河断裂带上。地层主要为 第四纪河流淤积物。沉积特征及其岩性均属冲洪积中细砂及含少量砾石的 中粗砂。灌区范围内,地层岩性以沙土、亚沙土为主、渗漏较大。05m 为 沙层、细沙层，510m 为沙粘土层、中粗沙，1020m 粗沙、砂砾石层。 1.4.2 水文 灌区多年平均气温 6.8，平均无霜期 130d。年平均日照时数 2804.3h，平均蒸发量 1633.5mm(E20 蒸发皿)，年平均风速 2.9m/s，年最大 冻土深 138cm。灌区多年平均降雨量为 390mm，汛期平均降水量 300.1mm， 占全年的 78%，灌溉期平均降雨量 54.2mm，仅占全年的 14%。 本次洋河西灌区节水技术改造项目计划对三干渠、四行渠、天顺渠、南 二干渠、拾壹渠 5 条渠道进行防渗衬砌。 渠道水源以西洋河水库及区间来水为灌溉水源，经计算 50年可利用 水量分别为四行渠 1665 万 m3、天顺渠 1798 万 m3、拾壹渠 1298 万 m3、南二 干渠 1363 万 m3和三干渠 1067 万 m3。 根据导流建筑物的使用年限及工程的规模，导流建筑物的洪水标准为 5 年一遇，施工期选在渠道非供水期进行。 1.4.3 水资源供需平衡 由于怀安处于洋河张家口段最上游，水资源丰富，多年平均过境流量 3.02 亿 m3，各渠首可引水量远大于灌溉需水量，各渠道可引水量满足灌溉 要求。但灌区必须加强管理，发展低耗高效农业，扩大低耗水且具有地域 特色的脱毒薯种植，大幅降低灌区综合灌溉定额，并严格按照海委配水指 5 标进行工程设计与运行，有效节约水量，确保官厅水库下泄任务的完成。 根据灌区历年灌溉引水资料，灌区多年平均引用水量为 1843 万 m3， 根据海河水利委员会 2007 年 3 月编制的21 世纪初期首都水资源可持续利 用规划实施方案调整报告中怀安县的配水指标，怀安 50%年分配水量是： 地表水 4179 万 m3，地下水 495 万 m3，总计 4674 万 m3，减去洋河灌区灌溉 用水量 2829.4 万 m3，剩余 1845 万 m3，大于灌区多年平均引用水量为 1843 万 m3。 根据水文分析和供需分析，洋河西灌区分配的水资源可利用量和按灌 溉制度求出的灌区需水量，水资源量能够满足灌溉需水要求。 1.5 工程任务及规模 1.5.1 工程任务 本次工程任务主要是通过采取工程措施、农业措施和管理措施，充分 挖掘灌区节水潜力，提高灌溉水利用系数，使干渠水利用系数达到 0.90, 支渠水利用系数保持 0.82, 田间水利用系数达到 0.87,灌溉水利用系数由 原来的 0.370.43 提高到 0.66。发展节水灌溉农业，减少灌溉用水量，使 50%水平年节水量达到节水 356 万 m3。 1.5.2 工程规模 拟衬砌干渠 5 条,总长 41.60km，支渠衬砌 20 条，总长 19.1km，维修 改建渠系建筑物 68 座，发展节水灌溉面积 6 万亩，具体内容见表 1-1。 6 表 1-1 怀安县小洋河西灌区干渠节水工程规划表 渠系建筑 物维修(座)渠系建筑物重建(座) 名称 节水灌 溉面积 (万亩) 干渠衬 砌长度 (km) 支渠衬 砌长度 (条/km) 渠首农桥涵洞 节制 闸 支口 退水 闸 天顺渠1.32 8.204/3.812122 南二干渠1.25 9.203/3.43 422 拾壹渠1.23 7.803/3.22 632 三干渠1.02 7.804/3.5163432 四行渠1.18 8.606/5.214 732 合 计 641.6020/19.1317423138 总计 365 1.6 工程设计 本期工程本着“择险修要，因害设防，费省效宏”的原则，选择目前 渗漏量大，灌溉输水使用率高，节水潜力大的 5 条干渠进行节水改造。根 据各渠道不同的地下水位 、地形、地质等条件进行不同形式的衬砌。在部 分地下水位小于 2m 的渠段，进行浆砌石护坡、干砌石底衬砌进行护渠；在 穿村地形险要渠段进行浆砌石护坡、混凝土渠底防渗衬砌；大部分的渠段 全部进行 C20 混凝土现浇防渗衬砌。对破损严重、影响灌区正常运行的渠 系建筑物进行维修、重建。 1.7 工程管理 工程完成交付使用后，纳入灌区统一管理，怀安县洋河西灌区管理处 为工程管理法人单位。灌区管理处是常设专业机构，属自收自支事业单位， 隶属县水务局主管。 灌区要吸收先进的管理办法，大力加强水量监测，干渠量水采用远程 计量监控量水，实行动态管理、科学用水，支口采用量水堰或量水渠槽量 水计量；制定严密的供水制度，采取干渠由管理处、站管理，支渠工程主 7 要由“用水户协会”管理；制定严格的用水制度，充分挖掘节水潜力，确 保所节水量全部下泄；实行按计划供水，深化水价改革，引导农民调整种 植结构，指导农民科学用水，树立水商品意识；推广节约用水的灌水技术， 优化现行耕作制度，提高管理水平。 1.8 施工组织设计 灌区节水工程施工组织，实行项目法人责任制、建设监理制和招标投 标制等基建程序。节水灌溉工程所在区域水资源条件较好，施工场地沿渠 道布置，资源较丰富，用水、用电以及水泥、砂石材料等均可在本区域解 决。灌区有京藏高速，100 国道，乡、村级公路，纵横交织，对灌区内的工 程施工提供了便利的交通条件。 施工期考虑自然、气象条件和正常灌溉合理安排，据气象资料，施工 期安排在解冻后上冻前，且应避开主汛期和灌溉期。全部工程分 3 年完成， 第一年完成总工程计划的40%，第二年完成总工程计划的30%，第二年完成总工 程计划的30%。 1.9 环境影响评价 本次节水灌溉项目的实施，可有效减少当地地下水的开采量和河道引 水量，增加向下游官厅水库的下泄水量，不仅可有效地改善本地及官厅周 边的水环境、土壤环境、生态环境和社会环境。渠道渗漏减少可防止耕地 次生盐碱化，提高农作物产量，增加农业收入，加速农业发展，提高社会 生产能力，有利促进当地尤其北京市社会和经济的发展。 1.10 水土保持 本项目是灌区节水改造工程，由于主体工程为原有渠道衬砌，没有大 8 量土石方集中开挖及倒运，对地表破坏较小，工程建设不会对周围农田、 林草植被等产生直接的危害。根据土石方平衡，弃土量少，可全部用于加 高两侧渠堤和回填渠坡。 根据渠堤防护林带现状进行补植。工程施工临时占地通过土地整治和 种草来提升地力，以恢复原有土地地貌。 1.11 工程投资估算 洋河西灌区节水灌溉工程总投资 3536.22 万元。其中建筑工程 2543.98 万元，机电设备安装 23.84 万元,金属结构设备及安装工程 242.45 万元， 临时工程 112.65 万元，独立费用 273.64 万元，预备费 319.56 万元，水保 投资 14.8 万元，环保投资 5.2 万元。 主要工程量：土方开挖 10.88 万 m3；土方回填 7.43 万 m3；浆砌石 2.11 万 m3；混凝土 2.85 万 m3；钢筋 198.54t。 主要工程材料：水泥 1.05 万 t；钢筋及钢材 231.67t；块石 2.94 万 m3；碎石 2.87 万 m3；砂 3.36 万 m3。 总工时84.09 万工时。 1.12 经济评价 国民经济评价：本次节水灌溉项目主要体现在增加下游官厅水库的入 库水量和减少农业灌溉用水量，扩大灌区实际灌溉面积，改善灌区运行条 件，提高灌溉管理水平。该工程经济净现值为 ENPV=2127 万元，经济内部 收益率 EIRR=12.4%，各项指标远大于国家规定的基准值，说明项目的建设 在经济上合理，是水资源由低效益用途向高效益领域转移的必然结果，对 促进首都经济的发展和环境改善具有十分重要的意义。 财务分析：灌区经改造以后，单方供水成本有所增加，但由于灌溉用 1 水量明显减少，农民每亩实付水费明显降低，调整后水价可以被群众接受， 灌区能够实现按供水成本收费，因此，能够保证工程的良性运行。 10 2 水文 2.1 流域概况 怀安县洋河西灌区属海河流域永定河水系，流经本区的河流主要为西 洋河。 西洋河：发源于内蒙古兴和县西州村，东流至平远堡入怀安境内，于 东沙洼村与南洋河汇流，流域面积 870.6km2。中游有中型水库西洋河水 库，控制流域面积 617.6km2，总库容 0.109 亿 m3。 2.2 气象水文 2.2.1 气象水文 怀安县洋河西灌区属温带半干旱大陆性季风气候。四季分明，冬长夏 短。冬季受内蒙古高压的影响，盛行偏北风，气候寒冷干燥。夏季受太平 洋副热带高压影响，盛行偏南风，天气温暖多雨。春秋两季是两种气团的 转换季节，风向多变，天气变化无常，气温变化剧烈，春季气温回升快， 且干燥少雨，秋季气温下降迅速，天气晴朗，秋高气爽，气候宜人。 灌区多年平均气温 6.8，7 月最热，平均气温 22，1 月最冷，平均 气温-10.1，极端最高气温 39.4，出现在 1961 年 6 月 10 日，极端最低 气温-26.1，出现在 1972 年 1 月 26 日。灌区初霜日为 9 月 27 日，终霜 日为 5 月 9 日，平均无霜期 130 天。年平均日照时数 2804.3h，平均蒸发量 1633.5mm(E20 蒸发皿)，年平均风速 2.9m/s，年最大冻土深 138cm。 灌区多年平均降雨量为 390mm，年际变化比较大，最多年份 1967 年， 为 565.5mm；最少年份 1965 年，仅为 219.1mm，年相对变率 17%。且降水的 年内分配很不均匀，多集中在 69 月份。汛期平均降水量 300.1mm，占全 年的 78%，灌溉期平均降雨量 54.2mm，仅占全年的 14%。 11 2.2.2 暴雨洪水特性 本流域冬春季节受西北季风控制，多风少雨，气候干燥寒冷，69 月 由于海陆间气团活动剧烈，常影响本区造成降雨。本区降雨除受天气系统 影响外，还受地形因素的影响造成局部大暴雨且多为雷暴雨，即本区暴雨 具有笼罩面积小、雨量大、历时短的特点，较大暴雨历时一般不超过 24h， 多数在 23h 之内。如万全县孔家庄镇李清庄 1962 年 7 月 23 日降雨历时 2h，中心雨量 409mm。 流域内暴雨的时空分布不均，年降雨量的 80以上集中在汛期，并且 汛期暴雨主要集中在 7 月下旬和 8 月上旬的几场大暴雨内。 流域洪水与流域暴雨的时空分布具有相似性，但比暴雨的变化更为剧 烈，洪水的年际变化十分悬殊，例在东洋河柴沟堡 19511991 年洪峰流量 实测系列中，最大年份 1974 年为 2356m3/s，最小年份 1977 年仅为 144m3/s，相差 16 倍。 12 3 工程地质 3.1 地理位置 怀安县位于冀西北，地处晋、冀、蒙三省交界处，属浅山丘陵区,总面 积 1692.5 km2, 其中河川区占 22.4,丘陵区占 44.4,山区面积占 33.2,是一个以山丘区为主，山、丘、川并存的地区,山丘区面积占总面 积的 77.6。 灌区地处河北省西北部，张家口市西南部，北邻尚义万全，南接浅山 高地，东与洋河灌区交接，西和山西毗邻，是怀安县境内洋河各主支流出 口的冲洪积扇台地、阶地区，总面积 338 km2。地理位置东径 104 2810448，北纬 40324046。 3.2 地形地貌 灌区范围内地质构造复杂，中生代燕山运动形成了地貌的基本轮廓。 大地构造为燕山沉降带山西台背斜交界过渡带。山势走向由西南向东北延 伸呈弧形构造，形成南北两面环山东西两面环丘的丘陵盆地。洋河干支流 发源于山西内蒙，过境全长 42.5km，灌区为丘陵向河川过渡的坡洪积区， 地势西高东低，地面坡度约 1220，海拔 830895m 之间，土壤为钙栗土。 3.3 水文地质 灌区范围内根据揭露深度范围内的第四纪松散沉积层，大体分为山前 坡残积、洪积和现代河流冲积物，这些物质的分布规律构成了不同的水文 地质单元，即河流冲积平原和山前冲洪积物堆积平原。在主要河流的两岸 地带，松散沉积物厚度在 520m。水位埋深较浅在 520m，水量丰富。河 流两侧到山麓之间，为山前冲洪积地带，松散沉积层从上到下形成了扇锥 13 之间的彼此重叠，造成地层结构在平面上的差异。水位埋深由深到浅在 565m，沟谷地带水量较富，两侧相对较贫。上部含水层厚，埋深大，下 部含水层层次多，埋深逐渐变浅，到与河谷冲积平原衔接处有泉水溢出现 象。地下水质类型均为 HCO3Ca.Mg，矿化度小于 1g/l。 3.4 工程地质 3.4.1 渠道工程地质 (1)天顺渠 0+0002+600 段地处山前倾斜平原地带，西洋河水库北侧地下水补给 为北部山区侧向补给和南侧西洋河水库渗水，地下水埋深 0.51.5m，含水 层厚度 1523m。地层为山前冲洪积松散沉积物，根据钻井资料和钻孔分析， 04m 为粗砂层 410m 粘土层，1020m 为亚砂土层。2+6009+270 段地 处西洋河北岸漫滩台地，地下水补给为河流的垂直补给和南北山麓的侧向 补给，地下水埋深 3.534m，含水层厚 1530m，地层岩性为第四纪松散 沉积物，根据钻孔资料和钻井资料分析，05 为粗砂层，59m 为砂砾石 层，920m 为亚砂土层。 (2) 拾壹渠 位于西洋河水库下游 1.2km，西洋河南侧的西洋河台地阶地， 0+0001+100 段地下水位埋深 0.41.9m，地下水补给为西洋河的垂直补 给和南北山麓的侧向补给和上游西洋河水库的渗透补给，含水层厚度 2031m，根据钻井和钻孔资料分析，13m 为砂层，39.5m 为粗砂层， 9.518m 为细粉沙层，1820m 为砂卵石层。1+1008+300 渠段，地下水 补给为西洋河垂直补给和南侧山麓的侧向补给，地下水埋深 446m，含水 层厚度 2135m，根据钻孔资料和钻井资料分析，03.5m 为细砂层， 3.520m 为砂粘土层。 14 (3) 南二干渠 位于西洋河南侧的西洋河阶地，0+0000+950 渠段，地下水埋深 0.41.8m，含水层厚度 2131m，根据钻孔和钻井资料分析 05m 为细砂 层，58m 为砂卵石层，820m 为粘土层。0+9509+900 渠段，地下水埋 深 455m，含水层厚度 1630m，根据钻孔资料及附近钻井资料分析， 08m 为粉砂含砾石层，820m 为砂砾石层。 (4) 四行渠 0+0005+600 段位于东洋河南缘地带，地下水主要来源于左岸东洋河 垂直补给和右岸山麓的侧向补给。0+0002+900 段为盘山渠道，右渠堤和 渠底为石崖，左渠堤为浆砌石挡水墙，渠宽 35m，上部覆盖层 35m 为中 生界侏罗系的砂岩、砂质页岩、粗砂岩，下部为元古界震旦亚系的白云岩、 页岩、砂岩，由于长期的风吹日晒，上部覆盖层风化严重，质地疏松，结 构支离破碎，渗水严重，在 0+4001+800 段出现裂隙漏水；2+9005+600 段，地下水埋深 1330m，含水层厚度 1831m，根据钻孔资料和钻井资料 分析，地层为山前冲洪积淤积物，020m 亚砂土。5+6009+280 段处于东、 西洋河二河的台地，埋水位埋深 0.51.6m，地下水主要来源于东洋河、西 洋河垂直补给，根据钻孔和钻井资料分析，020m 为亚砂土层。 (5) 三干渠 三干渠位于西洋河库下游的近山地带。地下水直接受西洋河河谷补给。 由于靠山近，处于地下水径流地带的上部，所以地下水埋深较大，为 4065m，含水结构呈多元性，含水层厚度 2050m。根据钻孔资料分析， 地层 03m 为细沙层，36m 为砂层，610m 为砂砾土，1020m 为砂卵石 层。各渠道钻孔分析资料见图 3-1。 15 图 3-1 砂卵 石层 粉砂层 粗砂层 沙层 岩层名称 亚砂 土层 天顺渠 K7+600 处钻孔图 m 20 3.5 地层 描述 (m) 单层厚度 20 粘土层 细砂 岩层名称 9 5 k 地层 描述 (m) 单层厚度 拾壹渠 K7+450 处钻孔图 砂粘 土层 细砂层 岩层名称 亚砂 土层 粗砂 岩层名称 砂砾 石层 m k 3.0 9.5 18 20 (m) 18 5 4 (m) 拾壹渠 K1+100 处钻孔图 天顺渠 K2+600 处钻孔图 地层 描述 地层 描述 各渠道钻孔柱状图 单层厚度 单层厚度 7 粗砂 17 三三 三三 三三 三三 三三三三K8+500三三三三 20 三三三三 (m) 5m 三三三三 三三 三三 三三三 三三 (m) 三三三三 (m) 三三三三 20 3.0 三三三三K0+500三三三三 20 8 5 10 6 三三三 三三三三 三三三 三三三三 三三三 三三 三三 三三 三三三 三三三K4+000三三三三 m 三三 三三 m 三三 三三 三三三 三三 三 7 4 11 三三三7+000三三三三 三三 三三 三三三三 (m) 三三三三 18 粉沙 亚沙土 黄土亚沙土 四行渠8+500处钻孔图 粘土 中砂 砂砾石 1.5 6.5 14 12.4 5.4 9.7 四行渠4+200处钻孔图 地层 描述 单层厚度 (m) 岩层名称 地层 描述 单层厚度 (m) 岩层名称 3.4.2 建筑物工程地质 本项目计划维修改造渠系建筑物 68 座，其中维修渠首 3 座，重建车桥、 节制闸、退水闸、支口、涵洞 65 座。渠首维修主要是维修导流坝，经钻孔 勘测：导流坝所在河床 02m 为砂砾层和中粗砂，25m 为中粗砂层和细 砂层，520m 为砂粘土层或砂卵石层。涵洞属穿渠建筑物，天顺渠 1+900 涵洞的地质状况是 04m 为粗砂层，410m 为粘土层，1020m 为亚粘 土层；三干渠的 3 座涵洞地质情况基本相同：03m 为细砂层，36m 砂 层，620m 为砂卵石层。其它建筑物均在原渠道内修建，所以其地质情况 与渠道相同。 3.5 工程地质条件及评价 3.5.1 工程地质条件 灌区范围内为第四纪松散沉积层，大体分为山前坡残积、洪积和现代 河流冲积物，这些物质的分布规律构成了不同的水文地质单元，即河流冲 积平原和山前冲洪积物堆积平原。主要岩性为亚粘土、亚砂砾石、黄土、 细砂及中粗砂、砂砾、卵砾石。根据钻孔资料及试验成果，参考其它工程 1 资料，结合地质条件提出各类土的建议值见表 3-2。 表 3-2 各类土的地质参数建议值 土 类 名 称 含水量 （%） 干密度 d （g/cm3） 渗透系数 K （cm/s） 凝聚力 c(kPa) 摩擦角 （） 承载力标 准值 fk(kPa) 亚沙土 12.11.422.410-4625100 粉细砂 9.31.392.010-330100 中粗砂 3.210-331160 砾砂 33280 卵砾石35 300 3.5.2 工程地质评价 本灌区位于山西台背斜,怀安复背斜的北部,洋河断裂带上，地质情况 复杂，西北部不仅有元古界震旦系的沉积层白云质、石英岩，还有中生界 侏罗系的火山喷发沉积岩系页岩、砾岩及砂质页岩。新生界第四系以坡积、 冲洪积等泥积分布。主要岩性为亚粘土、亚砂砾石、黄土等。南部属中低 山丘陵和山前洪积地段，沟谷、渠道纵横交织，地形复杂，高低不平。沟 谷发育由南向北，山脉与河流呈东西走向，主要是元古界震旦系沉层白云 质灰岩。西部地区地层破碎，地下水埋深均在 0.365m，灌区东部沉积物 主要是亚粘土及亚砂土透镜体，地下水埋深均在 0.530m，灌区干渠沿线 浅层土的承载力均在 100kPa 以上。 3.6 天然建筑材料 本工程主要工程为渠道衬砌，所需砂、石料供应量较大，但由于项目 区分散，无集中大量供应，工程范围周边现有料场能满足天然建材供应。 块石和碎石由渠道附近的采石场供应，砂料可附近河道的砂料场供应，交 通方便，经实地调查砂、石料场中生 产能力满足工程建设需要。 19 4 工程任务及规模 4.1 灌区自然及社会经济状况 河北省怀安县位于东经 1044210518北纬 401240 45,处于河北省西北部晋、冀、蒙三省交界处，西邻山西天镇县，南与阳 原毗邻，北以洋河、东洋河为界与万全隔河相望，地势西南高东北低，海 拔 5501000之间。 怀安县地处晋冀蒙三省交界处，属浅山丘陵区，山丘区面积占总面积 77.6%。全县总面积 1704km2，共辖 10 个乡镇 273 个行政村，总人口 24.77 万人，劳动力 7.4 万个。有耕地 64 万亩，其中水浇地 27.1 万亩。全县经济 以农业为主，自然条件差，经济不发达，历史上一直较为贫困。1992 年全 县农民人均纯收入 363 元，1994 年被国家列入重点扶持县，2005 年县财政 收入才突破 8000 万元大关。 灌区地处县城周围，供电、公路网络以县城为中心向四周幅射，程控 电话已基本普及，县城内供水、文教、卫生设施齐全，省、市驻怀企业及 县属企业主要分布在县城周边，全县工农业总产值 23.92 亿元，其中工业 9.19 亿元，农林牧 7.10 亿元，其它 7.63 亿元。灌区内有京藏高速、100 国道、村级公路纵横交织，交通便利，电力通信发达，为灌区内的工程施 工提供了便利条件。 4.2 灌区存在的主要问题 4.2.1 工程现状 灌区内共有 5 条干渠，分别是三干渠、天顺渠、南二干渠、拾壹渠、 四行渠有效灌溉面积 6 万亩。 四行渠、拾壹渠、南二干渠 3 条干渠渠首位于西洋河南岸，天顺渠、 20 三干渠 2 条干渠渠首位于西洋河北岸。四行渠干渠全长 9.6km，支渠总长 5.2km，灌溉面积 1.02 万亩。拾壹渠干渠全长 8.5km，支渠总长 3.6km，灌 溉面积 1.18 万亩。南二干渠全长 10.2km，支渠总长 5.1km，有效灌溉面积 1.25 万亩。三干渠全长 8.6km，支渠总长 4.4km，有效灌溉面积 1.23 万亩。 天顺渠全长 9.6km，支渠总长 4.8km，有效灌溉面积 1.32 万亩。 这 5 条渠道以宽浅式土沙渠为主，渗漏严重，渠系建筑物年久失修， 跑、冒、漏水现象时常发生，灌溉水利用系数只有 0.37。 4.2.2 工程存在的主要问题 4.2.2.1 骨干工程 灌区运行中骨干工程存在的主要问题是： (1)骨干工程始建质量差。该工程建设于不同年代，主要工程建成于上 世纪 60 年代，受当时技术水平、财力、物力等因素限制，工程标准起点低， 质量差，遗留问题和隐患工程较多； (2)渠道两侧渠堤为土堤，险工险段多，渠水漫堤冲毁农田房屋事件时 有发生； (3)部分渠系建筑物年久失修，工程老化破损严重，跑冒漏水时常发生； (4)各干渠均无节水防渗工程措施，渗漏严重； (5)渠道为宽浅式土沙渠，糙率大，输水能力低,淤积严重； (6)工程运行管理工作粗放，未配套精确的水监测设施，管理体制与管 理工作不相适应，用、管脱节，水费管理工作滞后，未能充分发挥水费经 济杠杆作用，农民的水商品意识有待进一步提高。 以上原因造成灌区平均灌溉利用系数在 0.40 左右，浇地成本高，农民 负担重，农业经营高耗薄收，灌溉水供需矛盾突出。一方面是水资源的大 量浪费，另一方面是农业灌溉缺水，洋河补水量少，严重制约了怀安县和 21 官厅水库周边地区水资源的可持续利用和发展。 4.2.2.2 项目区各干渠存在的主要问题 （1）三干渠 渠道工程建成于 1961 年，鉴于当时的历史原因和技术条件，渠道存在 严重的先天不足，工程标准低，质量差，渗漏严重。 渠首钢筋石笼导流坝严重水毁，部分闸门、启闭机严重破损； 0+323、1+788、3+983、4+794、5+168、7+540 处 6 座农桥被压毁； 有 2 条沙河穿渠建筑物年久失修，不能运用； 多处支口、节制闸破损严重，闸门、启闭机需配套； 未配套精确的水监测设施。 （2）天顺渠 渠道全线建在山前坡积物和沙质土地段，渠道渗漏特别严重； 渠首钢筋石笼导流坝严重水毁，无法满足引水要求； 上游 0+3002+600 段处于西洋河水库北侧，地下水埋深 0.31.8m ,且 渠两侧坡高土质差，经常发生塌方； 渠道建筑物年久失修，大多数已不能运用； 未配套精确的水监测设施 （3）拾壹渠： 0+0001+100 段地下水埋深 0.41.9m，沿线土质为沙壤土，渗漏 严重； 地面坡度大、沟壑多，渠道填方段多，渗漏严重； 渠道建筑物年久失修，大多数已不能运用； 未配套精确的水监测设施。 （4）四行渠： 22 2+9003+950 段位于东洋河村西侧，比村高出 1020m，极易发生 渠堤坍塌事故危及下游村庄及农田； 5+6008+600 段地下水位埋深 0.51.5m，冻胀破坏大； 渠首钢筋混凝土导流坝水毁，3 扇闸门及启闭机需要更新； 渠道建筑物年久失修，大多数已不能运用； 未设置精确的水监测设施。 （5）南二干渠： 干渠全部为宽浅式土沙渠，渠系水利用系数低； 0+0000+900 段，地下水位埋深 0.22.0m，冻胀破坏大； 渠道建筑物年久失修，大多数已不能运用； 未设置精确的水监测设施。 4.2.2.3 田间工程 洋河西灌区支渠以下工程由于隶属于所在乡村，灌区基本为干、支两 级渠系，虽然渠系简单浇地经过环节少，但由于土砂渠的严重渗漏，渠系 水利用系数较小。 灌区农田由于首水项目洋河灌区节水改造项目的带动和示范作用， 土地得以平整，大多实行了畦灌，基本消除了大水漫灌，田间水利用系数 明显提高。 4.3 工程建设的必要性和可行性 4.3.1 工程建设的必要性 （1）项目区洋河干、支流地处海河流域西北部，海河流域是我国最缺 水的地区之一，随着人民生活水平的不断提高，农业、城镇，工业和生活 需水量日益增加，水资源供求矛盾日渐突出，流域内农业用水又是用水大 户，采取必要的节水措施发展节水灌溉，是社会可持续协调发展的需要。 23 （2）灌区渠道以宽浅式土沙渠为主，渗漏严重，渠系建筑物年久失修， 跑、冒、漏水现象时常发生，灌溉水利用系数只有 0.37，灌区输水效率低， 节水潜力较大。工程完成后，使灌溉水利用系数提高到 0.65，水资源的大 量节约，可大幅提高灌溉保证系数，保证项目区内在大旱之年稳产高产， 也为农业种植结构调整和作物适时灌溉打下了基础。 。 （3）洋河灌区节水灌溉工程显示出巨大的经济效益和社会效益。 20012005 年进行的洋河灌区节水灌溉项目共安排发展节水灌溉面积 8 万 亩，已建工程通过 20042008 年 5 年的运行，节水灌溉渠道水流平稳，跑 水、漏水现象全部消除，渠系水利用率大幅度提高，节水效果十分明显。 由于节水项目巨大的经济效益和社会效益，项目区广大群众对项目的 建设给予充分肯定，全县人民的节水环保意识明显提高。 因此，在一期洋河灌区节水灌溉工程基础上，继续实施节水灌溉工程， 进一步提高灌区水的利用系数，保证项目区内农业稳产高产是十分必要的。 4.3.2 工程建设的可行性 洋河西灌区发展节水灌溉具有较多的有利条件： （1）节水灌溉工程均是在现有工程基本框架的基础上实施，具有费省 效宏的优势； （2）当地有丰富的地产建材资源； （3）通过实施洋河灌区节水灌溉工程，群众环保意识明显提高，群众 对节水的认识比较深刻，对节水工程带来的实惠也有一定的体会，灌溉工 程积极性明显提高，可为工程建设创造了良好的社会氛围； (4) 各级政府对节水工程十分重视，都能给予尽可能的支持，为工程 建设提供良好的外部环境。 24 因此建设节水灌溉工程可行。 4.4 工程建设任务和规模 根据国家新时期治水方针、可持续发展治水新思路及国家有关政策， 结合怀安县洋河西灌区的实际情况，按照“先重后轻，先急后缓，先干渠 后支渠”的原则确定本次节水项目规模为 6 万亩，通过渠道衬砌防渗同时 对田间采取一定的改造措施。计划逐步将灌区现状灌溉水利用系数由 0.38 提高到 0.66，使洋河西灌区 6 万亩耕地得到适时、足量的灌溉，保证灌区 的农业生产。 本期工程发展节水灌溉面积 6 万亩,主要任务是对三干渠、四行渠、天 顺渠、南二干渠、拾壹渠 5 条干渠进行防渗衬砌，5 条干渠总长 46.5km， 全部为宽浅式土沙渠，现状引水能力 24.5m3/s。从上世纪 80 年代至 2005 年由县计划局、县扶贫办公室、县国土资源局出资对部分支渠进行规划治 理，采用混凝土现浇和浆砌石衬砌，支渠节水潜力很小，所以本期工程仅 对干渠及其建筑物进行改造,衬砌干渠长度 41.60km，维修加固渠系建筑物 3 座, 改造渠系建筑物 65 座。详见表 5-1 怀安县洋河西灌区渠道节水工程 现状表，表 5-2 怀安县洋河西灌区工程规划表。 表 5-1 怀安县洋河灌区工程现状表 渠道工程长度渠 系 建 筑 物 名称 实际 灌溉 面积 (万亩) 干渠 (km) 支渠 (km) 桥涵 (座) 渡槽 (座) 节制闸 (座) 支渠 口 (座) 退水闸 (座) 渠首 (座) 跌水 (座) 天顺渠0.93 9.604.824320513 南二干渠0.91 10.25.1105110616 拾壹渠1.20 8.503.64329312 三干渠0.59 8.604.4432265110 四行渠0.57 9.605.2531010214 25 合计4.20 46.523.12518187721525 总计4.2046.523.1189 表 5-2 怀安县洋河西灌区干渠节水工程规划表 渠系建筑 物维修(座)渠系建筑物重建(座) 名称 设计灌 溉面积 (万亩) 干渠衬 砌长度 (km) 支渠衬 砌长度 (条/km) 渠首农桥涵洞 节制 闸 支口 退水 闸 天顺渠 1.328.204/3.812122 南二干渠 1.259.203/3.43 422 拾壹渠 1.237.803/3.22 632 三干渠 1.027.804/3.5163432 四行渠 1.188.606/5.214 732 合 计 641.6020/19.1317423138 总计 365 26 5 5 水资源供需平衡分析水资源供需平衡分析 5.1 灌溉供水水源及水资源利用量 5.1.1 灌溉供水水源 怀安县位于洋河上游，县境内有常年性较大河流 5 条季节性较大河流 1 条，多年平均径流量 3.02 亿 m3,其中自产 0.92 亿 m3,水资源比较丰富， 灌区渠道灌溉水源充足。灌区以西洋河水库及区间来水为灌溉水源。 5.1.2 水资源可利用量 5.1.2.1 干渠引水口位置 四行渠、拾壹渠、南二干渠 3 条干渠渠首位于西洋河南岸，天顺渠、三 干渠 2 条干渠渠首位于西洋河北岸。其中天顺渠和拾壹渠取水口以上集水 面积 617.6km2, 四行渠、南二干渠、三干渠取水口以上集水面积西洋河水 库及区间来水为 726.6km2。 5.1.2.2 各渠道渠首可引水量分析 天顺渠渠首位于西洋河水库以上，以西洋河河道为灌溉水源，由于其 与水库坝址区间面积较小，本次根据西洋河水库入库径流分析灌区可利用 水量。 西洋河水库具有 19511972、19792000 年 44 年的不连续实测径流 资料，由于缺乏流域上游的用水资料，系列还原有一定困难，直接采用实 测系列进行频率分析计算，由此得到 P=50设计值作为西洋河水库的入库 水量，成果见表 53。 27 表 53 西洋河水库入库年径流量成果表 特征值 不同保证率天然年径流量（万 m3） 站别 均值 （亿 m3) CVCs/Cv507595 西洋河 水库 17700.683.01398920637 根据对西洋河水库以上山西、河北两省的用水情况调查可知，西洋河 水库以上山西省用水量较小，主要是天顺渠灌溉引用水量，在上世纪 50 至 80 年代中期引水量较大，平均约为 600 万 m3左右，自上世纪 80 年代中期 以后至今，由于河道来水量较小及工程原因，引水量逐渐减小，据此估算 天顺渠多年平均引水量为 400 万 m3。根据上述分析，估算天顺渠渠首 50 年可引水量为 1798 万 m3。 拾壹渠直接以西洋河水库调节水量作为可供水量，根据西洋河水库入 库水量过程、水库特征指标及需水过程，进行水库兴利调节计算，得拾壹 渠 50年可引水量为 1298 万 m3。 南二干渠、四行渠、三干渠在以上游河道余水、灌溉回归水量和拾壹 渠至本干渠渠首区间面积产水量作为水源，区间流域面积为 109km2，其 50年设计来水量根据西洋河水库 50设计来水量，采用考虑降雨分布的 面积比法分析。由此得到 50年南二干渠、四行渠、三干渠渠首来水量分 别为 1363 万 m3、1067 万 m3、1428 万 m3。 5.1.2.35.1.2.3 水资源可利用量分析水资源可利用量分析 （1）怀安总分配水量 根据海河水利委员会 2007 年 3 月编制的21 世纪初期首都水资源可持 续利用规划实施方案调整报告中怀安县的配水指标，以整项目包括洋河 28 灌区和洋河西灌区计算，怀安 50%年分配水量是：地表水 4179 万 m3，地下 水 495 万 m3，总计 4674 万 m3。 （2）洋河灌区利用水量 洋河灌区用水量计算采用初设和终验有关测试成果：2007 年所有节水 改造工程全部投入运行，经测试：西良渠、香水山渠、民生渠、集成渠和 进化渠年均引水量分别是 224.5 万 m3、346.1 万 m3、1806.3 万 m3、224.7 万 m3和 227.8 万 m3，总计节水改造后年均总用水量 2829.4 万 m3，亩均年 用水量 354 m3。 （3）洋河西灌区可利用水量计算 洋河西灌区可利用水量为海委配水指标减去洋河灌区用水量，为 4674- 2829=1845 万 m3，大于灌区多年平均用水量。 5.1.2.4 地下水资源 根据河北省水利厅 2003 年 12 月河北省水资源评价等有关成果分 析，怀安县洋河西灌区地下水可利用量为 1070 万 m3。怀安县洋河西灌区 井灌区面积所占比例不足 5%，厂矿企业较少，地下水开采量不大。灌区地 处西洋河沿岸，地下水埋深 0.365m，含水层厚度 1550m，属富水区， 地下水比较丰富，项目区地下水主要来源于河道的垂直补给和两侧山麓的 侧向补给，地下水位比较稳定，据观测资料分析偏枯年份地下水位无明显 变化，渠道衬砌对地下水基本没有影响。 5.2 农业结构和作物组成 近年来怀安在县委县政府的积极谋划和引导下，以市场需求为导向， 以富民强县为目标，逐步形成了以玉米制种、脱毒薯为主要种植结构，以 架豆为辅助的农业主导产业。2010 年项目区主要作物为玉米、土豆和架豆， 项目区总灌溉面积 6 万亩，其中玉米 3.76 万亩、土豆 1.76 万亩、架豆 29 0.48 万亩，种植比例分别为 63%、29%、8%。作物为一年一熟种植模式，复 种指数均为 1.0。 5.3 灌溉设计保证率和灌溉制度 本项目区为缺水地区，以旱作物为主，根据灌溉与排水工程设计规 范 （GB5028899） ，确定灌溉设计保证率为 50%。 5.3.1 灌溉制度及设计灌水率 5.3.1.1 灌溉定额 洋河西灌区内没有水稻种植，农作物种植结构以玉米、土豆、架豆为 主，结构较为单一，参照冀水农200817 号文“关于颁布试行河北省主 要农作物灌溉定额的通知” ，并结合当地灌区的灌溉制度和本灌区群众的 多年来的实际灌水经验，确定 P=50%年灌区主要作物灌溉定额为：玉米为 180m3/亩，土豆为105 m3/亩，架豆为260 m3/亩，灌区综合灌溉定额为 162m3/亩。 由于近年来脱毒薯逐步成为怀安农业的主导产业，脱毒薯种植面积的 扩大显著的降低了灌区综合灌溉定额，为农业节水奠定了基础。 5.3.1.2 灌溉制度 由于该节水灌溉区以河水作为灌溉水源，受来水过程影响较大，考虑 当地群众多年的实际灌水经验，根据上述灌溉定额确定灌区各种作物的灌 溉制度，详见表 5-5。 30 表 5-5 洋河西灌区 P=50%灌水率表 灌水时间(月/日) 作物 名 称 灌水次 数 种植比 例 （%） 灌水定 额 m 起止 灌水延 续时间 （天） m (m3/亩) 灌水率 (m3/s/万 亩) 155 3 月 14 日 3 月 28 日 15 34.650.27 265 5 月 1 日 5 月 15 日 15 40.950.32玉米 3 63 60 7 月 5 日 7 月 20 日 15 37.800.29 155 4 月 16 日 4 月 30 日 15 15.950.12 土豆 2 29 50 7 月 16 日 7 月 30 日 15 14.500.11 140 4 月 14 日 4 月 20 日 7 3.20.05 250