粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究.doc

粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 粗泥沙集中来源区粗泥沙集中来源区 拦沙工程一期项目可行性研究拦沙工程一期项目可行性研究 河河上上游游右右岸岸片片拐拐沟沟中中型型拦拦沙沙坝坝 典典型型工工程程设设计计报报告告 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 拐沟中型拦沙坝工程特性表拐沟中型拦沙坝工程特性表 水系 河型式矩形 建设地点 县总长度 m 5 0 X37 20 6 87 明渠段 断面尺寸 m 宽 高0 8 0 8 地理 坐标 Y109 58 40 06 型式溢流堰 建设性质新建总长度 m 132 62 控制面积 km2 2 46 溢洪道 断面尺寸 m 宽 高4 1 2 8 总库容 万 m3 116 88土方 万 m3 8 05 拦泥库容 万 m3 91 29石方 m3 2195 58 设计 校核洪水重现期300混凝土 m3 10 5 工程 规模 淤积年限 年 30 主要工 程量 合计 万 m3 8 27 型式投工 万工时 5 61 施工方式碾压总投资 万元 213 06 坝高 m 25 0中央投资 万元 213 06 坝顶长 m 99 2 投资 地方匹配 万元 坝顶宽 m 4 0防洪保护 hm2 上游2 5淤地面积 hm2 10 53 坝坡比 下游2 0 1 5灌溉 hm2 坝体方量 万 m3 8 05 效益 养鱼 尾 拦沙坝 投资 万元 213 06单位库容投资 元 m3 1 83 型式棱式单位拦泥投资 元 m3 2 33 反滤体 尺寸 高 5 0单位工程量投资 元 m3 25 75 型式卧管单位淤地投资 元 hm2 20 23 总高度 m 17 2单位工程量换库容 m3 m3 14 06 每台高度 m 0 4单位淤地面积拦泥 m3 hm2 8 67 宽 高0 6 0 6水泥 t 223 92 断面尺寸 m 直径钢材 t 0 75 宽 高木材 m3 2 81 放水设 施 进水口尺寸 m 直径0 30沙子 m3 909 76 型式窑洞型 主要材 料用量 柴油 t 33 91 洞 管 身长度 m 90开工时间2012 9 宽 高0 8 1 2竣工时间2013 6 输水洞 管 断面尺寸 m 直径 计划 施工 总工期9 个月 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 目目 录录 前 言 1 1 综合说明 1 1 1 工程概况 1 1 2 水文计算方法 1 1 3 工程主要参数 1 1 4 主要工程量 2 2 基本情况 3 2 1 自然概况 3 2 2 社经情况 7 2 3 坝址及其上下游沟道工程情况 8 2 4 气象与水文泥沙 8 2 5 建筑材料 10 3 水文计算 13 3 1 水文计算内容 13 3 2 计算依据 13 3 3 设计洪水计算 13 4 工程设计 20 4 1 设计依据及枢纽组成 20 4 2 坝体设计 21 4 3 放水建筑物设计 28 4 4 溢洪道设计 36 5 施工组织设计 28 5 1 施工条件 28 5 2 施工进度计划 29 5 3 施工导流方案 29 5 4 工程渡汛 29 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 5 5 施工方法 技术与质量要求 31 5 6 主要材料与设备管理 39 6 工程量计算 40 6 1 土坝工程量计算 40 6 2 放水建筑物工程量计算 42 6 3 溢洪道工程量计算 45 7 工程概算 47 7 1 编制原则和依据 47 7 2 基础单价 48 7 3 费用标准 49 7 4 工程总投资 52 7 5 资金筹措 52 8 工程建设与运行管理 53 8 1 建设期管理 53 8 2 运行期管理 54 9 效益分析 56 9 1 基础效益 56 9 2 经济效益 56 9 3 社会效益 56 9 4 生态效益 57 9 5 效益评价 57 10 附表 59 附表 1 拐沟中型拦沙坝总概算表 附表 2 分部分项工程投资概算表 附表 3 拐沟中型拦沙坝独立费用概算表 附表 4 拐沟中型拦沙坝勘测设计费概算表 附表 5 拐沟中型拦沙坝监理费概算表 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 附表 6 拐沟中型拦沙坝工程单价汇总表 附表 7 主要材料预算价格汇总表 附表 8 施工机械台班费汇总表 附表 9 主要工程量投工主要材料用量汇总表 附表 10 工程单价分析表 11 附图 78 附图 1 小流域坝系总体布局图 所在沟道的布局图 附图 2 枢纽平面布置图 附图 3 坝高 库容 淤地面积曲线 附图 4 土坝设计图 包括坝体横断面图 坝轴线沟道横断面图以及反滤 体 坝面及岸坡排水沟等细部构造详图 附图 5 放水工程设计图 平面 纵横剖面图 配筋图及详图等 附图 6 溢洪道设计图 平面 纵横剖面图 配筋图及详图等 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 前前 言言 2002 年 7 月国务院正式批复了 近期重点治理开发规划 国函 2002 61 号 该规划要求到 2010 年 多沙粗沙区建设中 型拦沙坝 1 35 万座 同时指出应尽快开展重点支流等重点工程的项 目建议书和可行性研究 流域黄土高原地区水土流失面积 45 4 万 km2 治理难度非常 大 需要长期不懈的努力 为了使有限投资尽最大可能发挥减淤作 用 必须加强控制对 下游淤积影响最大的粗泥沙 经过长期的努 力 在前人研究的基础上 会在 20 世纪 90 年代末提出了 7 86 万 km2的多沙粗沙区 2005 年又提出了其中 1 88 万 km2的粗泥沙集 中来源区 明确了控制粗泥沙的重点区域 本次选择粗泥沙集中来 源区作为 拦沙工程建设项目区 2007 年 4 月 2007 年 10 月和 2008 年 2 月 水利部水利水电 规划设计总院对项目 建议书 进行了 3 次审查 经审查 基本同 意 建议书 并上报水利部 后于 2008 年 6 月通过部长办公会 并报国家发展改革委员会 2009 年 3 月 国家发改委委托中国国际 工程咨询公司对 建议书 进行了评估 出具了评估意见 受 县水务局的委托 水土保持 规划设计研究院在地方有 关单位的大力配合下 依据 水土保持治沟骨干工程技术规范 SL289 2003 和 水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术 GB16453 3 2008 规范 以下简称技术规范 榆林地区治沟 骨干工程及淤地坝扩大初步设计编制依据 等有关技术规范 规定 利用 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究水文成果报 告 中的计算成果 利用了 勘测规划设计有限公司提供的 粗 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究拐沟中型拦沙坝工程 地质勘察报告 以下简称地勘报告 成果 采纳了地勘报告对工 程设计提出的建议 通过设计人员实地踏勘和测量 针对地勘报告 中坝址区主要工程地质问题 提出了工程设计对策 完成了拐沟中 型拦沙坝的初步设计工作 拐沟中型拦沙坝地处经纬度 109 58 40 37 20 07 行政隶属 县 乡 位于 一级支流 河一级支流 河流域上游右岸内的 二 级支沟中 设计工程枢纽由坝体 放水工程和溢洪道 三大件 组成 坝高 25 00m 控制流域面积 2 46km2 总库容 116 88 万 m3 拦泥 库容 91 29 万 m3 淤积年限 30 年 工程概算总投资 330 45 万元 工程建成后可淤地 10 53hm2 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 1 综合说明综合说明 1 1 工程概况工程概况 拐沟中型拦沙坝位于 河一级支流 河流域上游右岸内的 二级 支沟中 工程区地处陕西 县境内的 镇 距 县城约 55km 坝址 区距 210 国道 29km 307 国道 46km 简易土路 3km 交通条件相 对较好 坝址区土地大部分为梁峁坡地 水土流失极为严重 种植 效益较低 建设该拦沙坝的主要作用是全拦全蓄拐沟的洪水和泥沙 拐沟中型拦沙坝拟定坝高 25 0m 建筑物由坝体 溢洪道和放 水工程三大件组成 控制流域面积 2 46km2 总库容 116 88 万 m3 拦泥库容 91 29 万 m3 淤积年限 30 年 1 2 水文计算方法水文计算方法 拐沟拦沙坝工程设计中的水文泥沙资料 是直接利用 河粗 泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究水文成果报告 中的 计算成果值 根据现场勘查确定的坝址位置和工程建设规模 该工程等级为 四级建筑物 设计洪水标准为 30 年一遇 校核洪水标准为 300 年一 遇 设计淤积年限取 30 年 1 3 工程主要参数工程主要参数 通过在万分之一地形图上量算坝控面积 沟道长度和比降 分 析计算设计洪水总量 洪峰流量和淤积库容 经调洪演算之后确定 总库容 拐沟中型拦沙坝控制面积 2 46km2 总库容 116 88 万 m3 淤积 库容 91 29 万 m3 滞洪库容 25 0 万 m3 坝高 25 0m 坝顶长 99 2m 坝顶宽 4 0m 上游坝坡坡比为 1 2 5 下游坝坡坡比为 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 1 2 0 马道以上下游坝坡坡比为 1 1 5 在距沟底 15m 处设一马 道 马道宽 1 5m 铺底宽 108 0m 设计淤泥面高程 1023 52m 校 核洪水位 1026 52m 坝顶高程 1027 50m 拐沟中型拦沙坝放水建筑物由卧管 消力池 涵洞 明渠及明 渠陡坡段组成 卧管工程采用分级涵卧管 卧管断面为 0 6m 0 6m 纵坡为 1 2 台阶高为 0 4m 最低放水孔高程 1009 8m 最高放水孔高程 为 1027 00m 卧管垂直高度为 17 2m 断面尺寸为 0 60 0 60m 每台阶设一孔 放水孔孔径为 0 30m 设计同时开启三孔 消力池底部高程为 1007 5m 消力池深 0 5m 宽 1 0m 长 4m 涵洞进水口高程 1008 0m 出水口高程 1007 1m 涵洞断面 尺寸为 0 8m 1 2m 矢高 0 4m 长度 90 0m 比降 i 1 100 明渠 断面 0 8m 0 8m 长度 5 0m 比降 1 100 明渠陡坡段断面 0 8m 0 8m 长 18 2m 比降 1 4 溢洪道由引水渠 溢流堰 陡坡段及出口消能段组成 全长 132 62m 渠道纵坡比为 1 100 陡坡段坡比为 1 4 引水渠渠底进口 高程为 1023 52m 引水渠断面形式采用矩形 为浆砌石护砌 溢 流堰 陡坡段 消力池断面形式采用矩形 底板为现浇钢筋砼 侧 墙为浆砌石护砌 1 4 主要工程量主要工程量 总工程量 用土方 8 05 万 m3 石方 2195 58m3 钢筋混凝土 混 凝土 10 05m3 材料用量为 水泥 223 92t 钢筋 0 75t 木材 2 81m3 柴油 33 91t 草籽 56 7kg 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 2 基本情况基本情况 2 1 工程地质勘察工程地质勘察 2 1 1 地形地貌地形地貌 拐沟库区位于陕西省 县 支流 河一级支流 河流域上游右 岸内的二级支沟上 经纬度 109 58 40 37 20 07 库尾回水长度约 1 2km 该支沟水在坝址下游汇入关王岔沟 整个库区属侵蚀剥蚀型 低中山区 区内地势总体呈北高南低 该支沟为季节性流水沟 库区内流向近由西向东 河床纵比降 约为 20 坝址区为 V 形河谷 河床底宽 40m 左右 较平缓 库 区左岸边坡下缓上陡 坡度为 20 50 右岸边坡较陡 坡度 30 50 坝址区高程 1000 1210m 2 1 2 坝址区工程地质坝址区工程地质条件条件 1 地层岩性 地层岩性 库区出露的地层为侏罗系中统直罗组及第四系上更新统和全新 统 1 第四系全新统 Q4 残坡积碎石及壤土 Q4dl el 分布 于两岸山顶及山坡 厚度不一 冲洪积砂及砾石 Q4al pl 分布于 谷底 厚度一般小于 5 7m 2 第四系上更新统黄土状土 Q3eol 灰白色 灰黄色砂壤 土 壤土 质地疏松 具有大孔隙 柱状节理发育 含少量钙质结 核 覆盖于第三系上新统 N2 之上 厚 100 150m 不等 3 第三系上新统 N2 棕红色泥岩夹钙质结核层 2 地质构造 地质构造 库区为单斜岩层 倾向北西 倾角小于 3 整个库区未发现断 层 泥岩中节理不甚发育 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 工程区 50 年超越概率 10 一般场地条件下地震动峰值加速度为 0 05g 相应的地震基本烈度为 VI 度 地震动反应谱特征周期为 0 35s 历史上亦无重大破坏性地震发生 3 水文地质条件 水文地质条件 坝址区未见泉水出露 地下水主要为松散岩类孔隙水 赋存于 洪积沙及砂砾石中 主要接收大气降水补给的补给 直接排泄于沟 谷 4 覆盖层与风化带厚度 覆盖层与风化带厚度 据竖井 坑槽及物探资料 坝址河床覆盖层厚度为 6 0 8 0m 岩性为沙和砂砾石 右岸坡积物厚度 2 5m 主要为棕黄色碎石土 或黄土 在山顶和局部坡面有少量残坡积土 厚度一般小于 1 0m 5 岩土体物理力学性质 岩土体物理力学性质 坝址区岩土体物理力学性质见表 2 1 2 2 黄土的湿陷特征在 200kPa 压力下湿陷系数 s 为 0 021 0 046 平均为 0 035 属中等湿 陷性 湿陷起始压力为 48 120kPa 见表 2 3 坝址区岩土体物理力学指标建议值见表 2 4 2 5 表表 2 1 坝址区黄土颗分试验成果表坝址区黄土颗分试验成果表 颗粒组成 粒径 mm 砂粒粉粒粘粒 2 0 50 5 0 250 25 0 0750 075 0 005 0 005 编号岩性 GG TKB1重粉质砂壤土937 GG TKB2轻粉质壤土8911 GG TKB3轻粉质壤土8812 表表 2 2 坝址区黄土物理试验成果统计表坝址区黄土物理试验成果统计表 天然状态基本物理指标 含水率 湿密度 干密度 d 孔隙比 e 饱和 度 Sr 液性指数 IL 土粒比重 Gs 液限 Wl 塑限 Wp 塑性指 数 Ip 编号 g cm3g cm3 GG TKB15 41 401 331 03314 1 1 622 7018 513 55 0 GG TKB24 01 541 480 82313 1 0 922 7025 914 511 4 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 GG TKB38 51 491 370 96623 8 0 512 7027 514 912 6 最大值8 5 1 54 1 48 1 033 23 8 0 51 2 70 27 5 14 9 12 6 最小值41 40 1 33 0 823 13 1 1 62 2 70 18 513 5 5 0 平均值6 0 1 48 1 39 0 941 17 0 1 02 2 70 24 0 14 3 9 7 表表 2 3 坝址区黄土力学试验成果统计表坝址区黄土力学试验成果统计表 压缩试验湿陷试验渗透试验直剪试验 自然快剪 压缩系 数 Av1 2 压缩模 量 Es1 2 湿陷 变形 系数 200 s 湿陷 起始 压力 sh 自重 湿陷 系数 zs 垂直渗透 系数 k20 凝聚力 Cq 摩擦角 q 编号 MPa 1MPakPacm skPa BLC TKB1 0 10818 7640 037600 0044 5E 41123 5 BLC TKB3 0 10317 7050 046480 009 1325 0 BLC TKB4 0 4664 2190 0211200 0033 7E 4 最大值0 46618 7640 046 1200 0094 50E 041325 0 最小值0 1034 2190 021 480 0033 70E 041123 5 平均值0 226 13 563 0 035 760 005 4 10E 0412 24 3 表表 2 4 坝址区黄土物理指标建议值表坝址区黄土物理指标建议值表 天然状态基本物理指标 含水 率 湿密 度 干密 度 d 孔隙比 e 饱和度 Sr 液性指数 IL 土粒比 重 Gs 液限 Wl 塑限 Wp 塑性 指数 Ip 岩性 g cm3g cm3 轻粉质壤 土 重粉质 砂壤土 8 01 501 400 80 0 941 17 0 1 02 2 70 24 0 14 3 表表 2 5 坝址区岩土力学指标建议值表坝址区岩土力学指标建议值表 抗剪强度 压缩 系数 Av1 2 压缩 模量 Es1 2 凝聚力 Cu 摩擦角 u 渗透系数 Kv 承载力 岩性 MPa 1MPakPa E 03cm skPa 轻粉质壤土 重粉质砂壤土 0 226 13 563 12 5 21 0 6 12100 300 沙及砂砾石03330 50200 300 泥岩200 400 6 坝基承载力 坝基承载力 根据试验资料及工程经验类比 黄土承载力为 100 300 泥岩 承载力取 200 400kPa 坝基覆盖层较厚 主要岩性为沙及砂砾石 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 凝聚力 c 值取 0 内摩擦角 值取 33 承载力取 200 300kPa 2 1 3 天然建筑材料天然建筑材料 拐沟拦沙坝采用均质土坝方案 工程需用大量筑坝土料 初估 土料需求量约为 8 05 万 m3 溢洪道衬砌需用少量块石 需用少量块 石 反滤料和混凝土骨料 1 土料 土料 初选土料场位于坝轴线上游约 500m 两岔沟之间的山坡上 高 程为 1050 1150m 经计算 可开采方量 60 104m3 能满足筑坝需 求 经试验 粘粒含量和含水量偏低 使用时需洒水 使其含水量 接近最优含水量 料场土料颗分 物理性质试验成果统计见表 2 6 2 7 土料击 实与击实后物理力学试验成果统计见表 2 8 土料击实与击实后物理 力学指标建议值表 2 9 土料质量评价见表 2 10 表表 2 6 土料颗分试验成果表土料颗分试验成果表 颗粒组成 粒径 mm 砂粒粉粒粘粒 2 0 50 5 0 250 25 0 0750 075 0 005 0 005 编号岩性 GGB LYC1 重粉质砂壤土937 GGB LYC2 重粉质砂壤土937 GGB LYC3 轻粉质砂壤土946 GGB LYC4 轻粉质壤土8911 GGB LYC5 重粉质砂壤土9010 GGB LYC6 重粉质砂壤土928 GGB TKL1轻粉质壤土8713 GGB TKL2轻粉质壤土8614 最大值9414 最小值866 平均值90 5 9 5 表表 2 7 土料物理性质试验成果统计表土料物理性质试验成果统计表 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 天然含水 率 w 天然密度 天然干密 度 d 土粒比重 Gs 液限 WL塑限 WP 塑性指数 IP 编号 g cm3g cm3 GGB LYC1 8 91 44 1 3119 513 46 1 GGB LYC2 9 31 50 1 3621 813 78 1 GGB LYC318 313 44 9 GGB LYC425 814 811 0 GGB LYC524 114 59 6 GGB LYC622 314 47 9 GGB TKL1 8 31 46 1 34 2 70 28 216 311 9 GGB TKL2 7 21 52 1 41 2 70 29 516 712 8 最大值9 30 1 52 1 41 2 70 29 5 16 7 12 8 最小值7 20 1 44 1 31 2 70 18 3 13 4 4 9 平均值8 43 1 48 1 36 2 70 23 7 14 7 9 0 表表 2 8 土料击实与击实后物理力学试验成果统计表土料击实与击实后物理力学试验成果统计表 击实击实后 最大 干密 度 d 最优 含水 率 wop 制样 干密 度 制样 含水 率 制样 压实 度 压缩 系数 av1 2 压缩 模量 Es1 2 凝聚 力 Cu 内摩 擦角 u 渗透 系数 k 编号 g cm3 g cm3 MPa 1MPa kPa E 4cm s GGB TKL11 6814 10 1908 5111819 5 1 2 GGB TKL21 7113 20 1629 8092118 5 2 3 最大值1 7114 10 199 8092119 52 3 最小值1 6813 2 0 1628 5111818 5 1 2 平均值1 70 13 7 0 176 9 160 16 221 75 表表 2 9 土料击实与击实后物理力学指标建议值表土料击实与击实后物理力学指标建议值表 击实击实后 最大 干密 度 d 最优 含水 率 wop 制样 干密 度 制样 含水 率 制样 压实 度 压缩 系数 av1 2 压缩 模量 Es1 2 凝聚 力 Cu 内摩 擦角 u 渗透 系数 k 编号 g cm3 g cm3 MPa 1MPa kPa E 4cm s 建议值1 70 13 7 0 176 9 160 20 19 0 1 75 表表 2 10 土料质量评价表土料质量评价表 土料试验结果 项目 最小值最大值平均值 均质坝 土料指标 SL289 2003 质量评 价 粘粒含量 6 014 09 5 10 30偏低 塑性指数 4 912 89 0 7 17合格 渗透系数 10 4cm s 1 22 31 75 1偏大 有机质含量 5 2合格 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 水溶盐含量 3 5合格 天然含水率 7 28 98 43 与最优含水率接近偏低 PH 值 7合格 SiO2 R2O3 2合格 坝体干容重 1 681 711 70 1 55合格 2 块石料 块石料 坝址区附近地层岩性为第三系上新统棕红色泥岩和第四系上更 新统黄土 缺乏块石料 建议施工时根据需求外购 3 反滤料 反滤料 经调查 河床砂砾石含砾量低 附近没有用于制造人工骨料的 石料 由于用量少 建议施工时根据需求外购 4 混凝土骨料 混凝土骨料 经调查 河床砂砾石含砾量低 附近没有用于制造人工骨料的 石料 由于用量少 建议施工时根据需求外购 2 1 4 坝址区主要工程地质问题坝址区主要工程地质问题 1 库区 库区 库区物理地质现象不发育 两岸自然边坡稳定 库首段黄土岸 坡 当高水位运行时 有可能发生崩塌 但不会对拦沙坝的正常运 行造成影响 库区两岸山体较薄 两侧相邻支沟规模与该支沟相当 谷底高程相当 蓄水以后 库水可能沿着砂岩中的节理裂隙向下游 和邻谷发生暂时性渗漏 库区内没有大的构造 最高水位以下无明 显的集中渗漏通道 不会产生严重的渗漏问题 2 坝址区 坝址区 坝基和坝肩基岩为泥岩和黄土 地层水平 岩体较完整 泥岩 为相对隔水层 黄土为相对透水层 蓄水后 有产生绕坝渗漏的可 能 河床表层的砂砾石和两坝肩表层坡积碎石土为中等透水 强透 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 水 建议采取相应工程处理措施 3 溢洪道及放水建筑物 溢洪道及放水建筑物 左岸岸坡坡度为 30 70 溢洪道布置在左岸 所在处上部为第 四系上更新统黄土 Q3eol 黄土 厚 20 30m 下部为第三系上新统 N2 棕红色泥岩 地层近水平 进口段上部 Q3eol黄土厚 23m 左右 下部为三系上新统 N2棕红色泥岩 出口段上部为坡积物 厚约 1m 下部地层为三系上新统 N2棕红色泥岩 溢洪道黄土段边坡建 议开挖坡比 1 0 75 1 1 25 放水建筑由卧管和排水管组成 右岸岸坡坡度 40 70 卧管 建议布置在坝轴线上游约 50m 的坡面上 该处上部为第四系上更新 统黄土 Q3eol 黄土 下部为三系上新统 N2 棕红色泥岩 岩层 近水平 坝基河床主要为沙及砂砾石 排水管基础地质条件较好 2 2 社经情况社经情况 2 2 1 社经状况社经状况 该工程属 河一级支流 河支流上南沟流域内 涉及 镇官王 岔一个行政村 该村总户数 137 户 总人口 570 人 总劳力 2483 个 总耕地面积为 199 6hm2 人均耕地 0 35hm2 人均基本农田 0 1 hm2 农业生产以粮食为主 主要农作物有玉米 谷子 土豆等 粮 食总产量 22 万 kg 人均粮食 386kg 人均收入 4500 元 其次兼营 林 牧 副业 经济发展主要依靠农业和牧业和外出打工 但由于 自然条件差 耕作方式落后 种植结构单一 故产出效益低下 村 社教育相对落后 群众对新文化 新技术了解程度滞后 现有主要植被乔木林有柳树 杨树 灌木林主要是柠条 紫穗 槐 经济林为苹果 红枣等 人工草地为苜蓿 沙打旺 植被覆盖 率为 34 5 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 牧业 主要以养羊 养猪为主 2 2 2 收益和淹没情况收益和淹没情况 1 收益情况 收益情况 工程建成后 前期工程蓄水可作为生态用水 后期可淤地 10 53hm2 将成为收益村最好的基本农田 年可增产粮食 6 31 万 kg 而且可以大大改善区域生态环境 2 淹没情况 淹没情况 占压影响耕地面积 8 4 亩 占压影响林地面积 1 2 亩 占压影响 其它土地面积 1 5 亩 2 2 3 综合治理状况综合治理状况 现有梯田 76 8hm2 经济林 19 5hm2 乔木林 15 2hm2 灌木林 98 5hm2 人工草地 82 3 hm2 治理面积 2 92km2 植被覆盖率为 36 2 2 3 坝址及其上下游沟道工程情况坝址及其上下游沟道工程情况 拐沟中型拦沙坝上游目前没有工程 本项目规划一期新建 1 座 小型拦沙坝 即 红花山圪槽小型拦沙坝 中型拦沙坝是 30 年设计 300 年校核 小型拦沙坝是 20 年设计 50 年校核 所以中型拦沙坝 控制坝址以上的洪水泥沙 拦蓄上游各项水土保持措施不能承受的 超标准洪水和泥沙 保护下游水利水保工程不受洪水泥沙危险 小 型拦沙坝可以延长中型拦沙坝的淤积年限 2 4 气象与水文泥沙气象与水文泥沙 2 4 1 气象气象 工程所在区属典型大陆性季风性气候 四季分明 春季干旱多 风 夏季炎热 秋季凉爽 冬季寒冷 据当地气象站建站以来资料 统计 多年平均气温 10 2 极端最高气温 38 9 极端最低气温 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 20 3 多年平均无霜期 192 天 平均风速 1 5m s 最大风速 15m s 流域内多年平均降水量 454 8mm 多集中在汛期 7 9 月份 占全年降雨量的 60 年最大降雨量 648mm 其特点是年际变化大 年内分布不均匀 降雨多以暴雨形式出现 历时短 强度高 造成 灾害性大 多年平均蒸发量 1785mm 最大冻土深度 95cm 一般每年 11 月低冻结 到第二年 3 月份 中旬解冻 自然灾害主要为旱灾和沙尘暴 2 4 2 水文水文 1 地下水类型 地下水类型 根据含水介质特征 地下水的赋存条件和水力性质等 可将库 区地下水分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙孔隙水 松散岩类孔隙水 含水层为砾卵石及淤泥质粉细砂层 厚度一 般 2 3m 地下水位埋深 0 1 2m 由于含水层厚度薄 泥质含量高富 水性差 水化学类型为 HCO3 Na Mg 型水 矿化度小于 1g L 基岩裂隙孔隙水 含水层为侏罗系下统砂岩 泥岩互层 以砂 岩为主 风化带厚 20 30m 地下水埋深 5 8m 富水性强 水化学类 型为 HCO3 Na Mg 型水 矿化度小于 1g L 2 地下水补排条件 地下水补排条件 第四系松散岩类孔隙水以大气降水补给为主 也接受阶地后缘 山区基岩裂隙孔隙水的侧向径流补给 河谷上游地表水的补给 大 气降水大部分以径流的形式流出 只有少部分渗透到地下 补给地 下水 排泄以蒸发 径流为主 基岩裂隙孔隙水主要接受大气降水及邻区侧向径流补给 大气 降水通过节理裂隙渗入 也接受上游含水层的侧向补给 排泄主要 以径流形式排泄 径流方向受地貌条件的控制 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 坝址区未见泉水出露 地下水主要为松散岩类孔隙水 赋存于 冲洪积砂砾石及粉细砂中 主要接收大气讲述补给和来自基岩裂隙 孔隙水的补给 直接排泄于沟谷 坝址区河床覆盖层为砾卵石及淤泥质粉细砂 根据工程经验 渗透系数分别为 1 2 10 3cm s 2 4 3 泥沙泥沙 泥沙主要来源于各级沟道两岸黄土丘陵大面积裸露区及沟谷坡 流域侵蚀产沙过程主要集中在汛期 而汛期的输沙又往往集中于几 场大暴雨 由于强度大 超渗产流洪量大 加之流域呈相对均匀的 羽毛状分布 创造了较好的产汇流条件 形成的洪峰一般为尖瘦型 即峰高 历时短 洪量大 含沙量高的特点 据统计分析 小流域 汛期输沙量占全年输沙量的 96 50 最大年输沙量与最小年输沙量 之比达 6 7 倍 年际变化大 该流域多年平均侵蚀模数为 1 67 万 t km2 a 详见表 2 6 流域水文气象特征表 表表 2 6 流域水文气象特征表流域水文气象特征表 气温 年降水量 mm 年最高 年最 低 多年平 均 10 积 温 年日照 时数 h 无霜期 d 大风日 数 d 最大最小 多年 平均 多年平均 暴雨次数 次 年 38 9 20 310 23442 126371926648280454 81 6 2 5 建筑材料建筑材料 拐沟拦沙坝采用均制土坝方案 工程需要大量建坝土料 初估 土料需求量约为 8 05 万 m3 初选土料场位于坝轴线上游约 120m 两 岔沟之间的山坡上 高程为 1050 1150m 经计算 可开采方量 60 104m3 能满足筑坝需求 根据地质勘探报告 粘粒含量和含水 量偏低 见表 2 9 试验测定表和表 2 10 料场土土料质量评价表 土料除含水量偏低外 其他各项指标均满足 水利水电天然建 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 筑材料勘查规程 SL251 2000 和 水土保持治沟骨干工程技术规 范 SL289 2003 要求 因此 土料在使用时需洒水 使其含水量 接近最优含水量 工程需要少量块石 反滤料和混凝土骨料 石料场选在距坝址 32 km 处的老君殿镇 石料场为砂岩 砂子 水泥 钢材 木材等材料需在 县城采购 运距 57km 购价采用榆林地区 2011 年第三季度价格水平 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 3 水文计算水文计算 3 1 水文计算内容水文计算内容 按照 水土保持治沟骨干工程技术规范 SL289 2003 的要求 水文计 算主要包括设计暴雨 设计洪峰流量 设计洪水总量 设计洪水过程线 和多年平均输沙量 3 2 计算依据计算依据 工程水文计算的主要依据有下列几个 1 水利水电工程设计洪水计算规范 SL44 2006 2 水土保持治沟骨干工程技术规范 SL289 2003 3 水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术 GB T16453 3 2008 4 榆林地区实用水文手册 1987 年 5 陕西省中小流域设计暴雨洪水图集 1985 年 6 内蒙古自治区水文手册 1977 年 7 内蒙古 流域水土保持治沟骨干工程细则 试行 1987 年 8 内蒙古自治区水土保持治沟骨干工程技术手册 1993 年 9 中国暴雨统计参数图集 2001 3 3 设计洪水计算设计洪水计算 由暴雨资料推求设计洪水 3 3 1 设计暴雨计算设计暴雨计算 1 暴雨参数确定 采用代表站法 确定暴雨参数 确定本区代表雨量站 对 1960 2007 实测暴雨系列 进行频率分析计算 确定代表站最 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 大 24h 12h 6h 3h 1h 1 3h 暴雨量雨量均值和变差系数 Cv 值 2 不同时段设计暴雨量计算 由实测代表站暴雨资料确定的暴雨参数 不同时段年最大 1 3h 1h 3h 6h 12h 24h 点雨量均值及相应时段点雨量变差系 数 Cv 值 查皮尔逊 型频率曲线表 得不同时段不同频率对应的模 比系数 kp 值 代入不同时段设计暴雨量计算式 1 计算出各时段 不同频率设计暴雨量 Hp kp H 1 式中 Hp 不同频率不同时段设计暴雨量 mm kp 不同频率对应的模比系数 H 年最大不同时段暴雨量均值 mm 3 3 2 设计洪峰流量计算设计洪峰流量计算 采用水利行业标准 水土保持治沟骨干工程技术规范 SL 289 2003 中的推理公式 Qp 0 278 h F 2 0 278 L mJ1 3 Qp1 3 3 式中 Qp 设计频率为 P的最大洪峰流量 m3 s h 净雨深 mm 在全面汇流时代表相应于 时段的最大净雨 在部分汇流时代表单一洪峰对应的面平均净雨 F 流域面积 km2 流域汇流历时 h L 沿主沟道从出口断面至分水岭的最长距离 km m 汇流参数 J 沿程L的平均比降 以小数计 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 0 278 单位换算系数 考虑到项目区暴雨历时短 强度大 时空分布不均 属于典型的 超渗产 流 方式 小流域洪水陡涨陡落 形成的洪峰尖瘦 汇流速度快 汇流时 间短等特性 因此在采用推理公式时运用 暴雨推求设计洪水 水文推流的方法 现将对净雨 h 汇流参数 m 汇流历时 的推求方法介绍如下 1 设计暴雨雨型 根据 榆林地区实用水文手册 陕西省中小流域设计暴雨洪水图集 提 供的可能最大及设计暴雨雨型 偏前型 6小时 24小时暴雨雨型中在以 1小 时为时段的基础上 设计出以 20分钟 1 3小时 为基本时段的 24h暴雨雨型 见下表3 2 表表 3 2 小时段小时段 24 小时设计暴雨雨型小时设计暴雨雨型 雨型 历时 小时 H1 3H1 H1 3H3 H1H6 H3H12 H6H24 H12 1 33 5 2 33 5 13 5 4 34 0 5 34 0 24 0 7 36 0 8 36 0 36 0 10 37 3 11 37 3 47 3 13 317 4 14 317 4 517 4 16 350 17 3100 650 19 315 9 20 315 9 715 9 22 311 8 23 311 8 811 8 25 39 67 26 39 67 99 67 28 311 83 29 311 83 1011 83 31 35 1 32 35 1 115 1 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 34 37 5 35 37 5 127 5 37 33 1 38 33 1 133 1 40 34 8 41 34 8 144 8 43 32 5 44 32 5 152 5 46 31 7 47 31 7 161 7 49 32 5 50 32 5 172 5 52 31 0 53 31 0 181 0 55 31 5 56 31 5 191 5 58 34 6 59 34 6 204 6 61 32 5 62 32 5 212 5 64 32 5 65 32 5 222 5 67 33 1 68 33 1 233 1 70 33 4 71 33 4 243 4 100 0100 0100 0100 0100 0100 0 采用上述雨型根据不同频率设计雨量进行分配 造型 2 净雨推求 采用 入渗曲线法 扣损推流 A 前期影响雨量 Pa 根据 榆林地区实用水文手册 陕西省中小流 域设计暴雨洪水图集 本区流域最大蓄水量 Im取100mm 前期影响雨量 Pa Im 3 33mm B 入渗率及土壤含水量关系曲线f S 陕西省中小流域设计暴雨洪 水图集 根据岔巴沟实测资料建立了陕北地区f S关系 f 9 68 s mm min 4 C 产流过程及净雨过程计算 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 查入渗率及土壤含水量关系曲线f S 先由横坐标截取一点 S0等于Pa 其与曲线交点的纵坐标 f1即为第一时段的平均入渗率 若第一时段的降雨强度 i1大于入渗率 f1 则第一时段的入渗量 S1 f1 t1 其产流量 R1 i1 f1 t1 若i190 时采用 90 B 汇流历时 及洪峰流量 Qp 推求 查算出汇流参数 m 后 按 0 278 L mJ1 3 Qp1 3 式假定 Qp 计算并绘制 Q 曲线 同时根据 净雨过程绘制 Q t 曲线 两条曲线的交点所对应的纵坐标即为所求 的洪峰流量 Qp 横坐标即为汇流历时 见图 1 2 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 0 00 51 01 52 02 53 03 54 0 历时 t Q m3 s Q t曲线 Q 曲线 图图 3 2 Q 曲线和曲线和 Q t 曲线曲线 4 设计洪峰流量取值 拐沟拦沙坝设计频率洪峰流量模数资料 是直接利用 会水文 局 河粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究单坝水文 计算 成果 拐沟拦沙坝不同设计频率洪峰流量 见表 3 1 表表 3 1 拐沟拦沙坝不同设计频率洪峰流量表拐沟拦沙坝不同设计频率洪峰流量表 1 基础数据表 基础数据表 侵蚀模数 坝控面积 汇流 沟道长 汇流沟道 比降片区 流域 名称 小流域 名称 坝名 万 t km2 a km2km小数表示 黄土丘陵区 4 片 河 河上游右岸片 拐沟 2 462 56 0 077 2 设计洪峰流量 设计洪峰流量 频率 1053 3210 50 33 重现期10203050100200300 洪峰流量模数 m3 s km2 28 46 33 74 36 59 40 65 46 75 54 88 58 94 洪峰流量 m3 s 708390100115135145 3 3 3 设计洪水总量计算设计洪水总量计算 1 设计洪水总量的推求 采用水利行业标准 水土保持治沟骨干工程暂行技术规范 SL 289 2003 根据降雨径流关系 不同频率洪水总量按下式计算 Wp 0 1 hp F 6 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 式中 WP 不同频率对应的洪水总量 万 m3 0 1 单位换算系数 hp 频率为 p 的不同时段暴雨径流深 净雨深 mm F 坝址以上集水面积 km2 2 设计洪峰流量取值 拐沟拦沙坝设计频率洪水总量模数资料 是直接利用 会水文 局 河粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究单坝水文 计算 值 拐沟拦沙坝不同设计频率洪水总量模数 见表 3 2 表表 3 2 拐沟拦沙坝不同设计频率洪水总量表拐沟拦沙坝不同设计频率洪水总量表 1 基础数据表 基础数据表 侵蚀模数 坝控面积 汇流 沟道长 汇流沟道 比降片区 流域 名称 小流域 名称 坝名 万 t km2 a km2km小数表示 黄土丘陵区 4 片 河 河上游右岸片 拐沟 2 462 56 0 077 2 设计洪水总量 设计洪水总量 频率 1053 3210 50 33 重现期10203050100200300 洪水模数 万 m3 km2 3 96 5 24 5 92 7 44 9 32 11 20 12 36 洪水总量 万 m3 9 74 12 90 14 56 18 29 22 92 27 54 30 40 3 3 4 设计洪水过程线推算设计洪水过程线推算 1 设计洪水过程线的推求 水利行业标准 水土保持治沟骨干工程暂行技术规范 SL 289 2003 采用概化三角形法推算设计洪水过程线 洪水总历时 公式如下 T 5 56Wp Qp 7 式中 T 洪水总历时 h Wp 设计洪水总量 万 m3 Qp 设计洪峰流量 m3 s 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 5 56 单位换算系数 三角形顶点位置由汇流历时 和设计洪峰流量 Qp 控制 拐沟拦 沙坝不同设计频率洪水过程线推算见表 3 3 2 设计洪水过程线的取值 表表 3 3 拐沟拦沙坝不同设计频率洪水过程表拐沟拦沙坝不同设计频率洪水过程表 频率 1053 3210 50 33 重现期 年 10 20 30 50 100 200 300 起涨点 h 0 00 0 000 000 00 0 000 000 00 涨水历时 h 0 28 0 29 0 29 0 31 0 32 0 31 0 30 洪峰流量 m3 s 708390100115135145 洪水总历时 h 0 770 860 901 021 111 131 17 3 3 5 输沙量计算输沙量计算 1 输沙量计算 根据水利行业标准 水土保持治沟骨干工程暂行技术规范 SL 289 2003 水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技 术 GB T16453 3 2008 按下式计算 S F Ms 8 式中 S 年均输沙量 t F 坝址以上集水面积 km2 Ms 坝址所在区域多年平均侵蚀模数 t km2 a Ms 值根据项目区 1954 2007 年系列输沙模数分区图 试验小流 域水土流失测验成果分析 已建淤地坝淤积调查成果等多种途径综 合分析论证 推移质一般按悬移质的 0 05 0 15 计算 2 输沙量取值 经分析论证确定 该坝址所在区域多年平均输沙模数采用 1 67 万 t km2 a 通过计算 拐沟控制范围内年均输沙量为 4 11 万 t 见 表 3 4 表表 3 4 拐沟拦沙坝设计输沙量表拐沟拦沙坝设计输沙量表 河名支流 区间 年输沙量 W 拐沟坝控范围内年输沙量 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 站名 万 t a 万 t a 河下游 丁家沟 白家川区间 1 674 11 4 工程设计工程设计 4 1 设计依据及枢纽组成设计依据及枢纽组成 4 1 1 设计依据设计依据 1 中华人民共和国水土保持法 全国人民代表大会常务委 员会 2011 年 2 水土保持治沟骨干工程技术规范 SL289 2003 设计中 简称技术规范 3 陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册 4 土壤侵蚀分类分级标准 SL 190 96 5 水利水电工程制图标准水土保持图 SL 73 6 2001 6 水土保持工程概 估 算编制规定 水利部 水总 2003 67 号 7 水土保持工程概算定额 水利部 水总 2003 67 号 8 榆林地区实用水文手册 9 榆林地区治沟骨干工程及淤地坝扩大初步设计编制依据 10 1 10000 库区地形图 11 1 500 坝址实测地形图 12 1 500 坝址实测横断面图 4 1 2 坝型及筑坝材料选择坝型及筑坝材料选择 根据当的水源与土料分布情况 坝型选为均质碾压式土坝 筑 坝材料选择按照就地取材的原则 石料场选在距坝址 30 km 处的老 君殿镇 为砂岩 土料场选在坝轴线上游约 120m 两岔沟之间的山 坡上 高程为 1050 1150m 经计算 可开采方量 60 104m3 能满 粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究 足筑坝需求 土料以轻粉质壤土为主 4 1 3 施工方式的选择施工方式的选择 施工方式采用机械碾压 4 1 4 枢纽组成及布设枢纽组成及布设 拐沟中型拦沙坝结构组成为三大件 即坝体 放水建筑物和溢 洪道 依据坝址沟道条件 放水工程布设在左岸 由卧管 消力池 涵洞 明渠段 陡坡段及陡坡消力池组成 溢洪道布设在右岸 由 引水段 溢流堰段 缓坡段 陡坡段及陡坡消力池组成 具体布设 详见工程总体平面布置图 4 1 5 工程等别和标准工程等别和标准 依据 水土保持治沟骨干工程技术规范 SL289 2003 规范要 求 确定设计标准为 设计洪水标准 P设 3 33 校核洪水标准 P校