某省某市小型农田水利重点县-微喷灌溉工程设计报告

目 录1 设计提要31.1工程建设地点31.2 建设性质31.3设计依据31.4设计标准31.5 工程主要内容41.6主要工程量、材料、工日、设备及投资52 设计依据和基本资料72.1设计基本资料72.2设计规范72.3水文气象资料83 工程地质与水文地质103.1工程地质103.2水文地质123.3河流水系134 工程设计134.1塘坝加固工程设计154.2小型灌溉泵站工程设计284.3高位蓄水池工程设计54.4微喷灌溉工程设计74.5工程自动化控制系统设计195 工程管理265.1 编制依据265.2 工程管理机构265.3管理设施265.4工程运行管理266 施工组织设计296.1 施工任务296.2 施工条件296.3 施工排水306.4 主体工程施工306.5 施工进度安排326.6 施工组织机构336.7 工程临时占地范围及数量336.8施工安全336.9施工机械设备供应34ii1 设计提要1.1工程建设地点该项目系*省*市小型农田水利重点县建设-高效节水灌溉试点县项目2011年度工程，位于*市王屋水库两岸，以王屋水库为界分成东、西两个片区，共涉及*镇、*镇、*镇3个镇、19个村庄。发展高效节水灌溉面积3.02万亩，全部安装葡萄微喷，其中，东片区1.5万亩，西片区1.52万亩。1.2 建设性质*市高效节水灌溉试点县项目2011年度工程建设性质为新建。1.3设计依据（1）*省水利厅鲁水农字201137号文关于小型农田水利重点县2011年度项目实施方案的批复；（2）烟水农函字201111号关于小型农田水利重点县和高效节水灌溉试点县项目工程设计的几点意见；（3）*省*市小型农田水利重点县建设高效节水灌溉试点县实施方案（2011年）。1.4设计标准1、工程规模根据灌溉与排水工程设计规范（GB5028899）规定，塘坝、小型灌溉泵站等小型水源工程等别为级，水工建筑物级别为5级。2、洪水标准根据防洪标准（GB50201-94）确定，山丘区塘坝工程设计洪水标准为20年一遇，小型灌溉泵站工程设计洪水标准为10年一遇。1.5 工程主要内容项目共涉及*镇、*镇、*镇3个镇、19个村庄。共规划东、西两个片区，发展葡萄微喷灌溉面积3.02万亩（详见表1.5-1项目涉及镇、村灌溉面积统计表）。其中新建小型灌溉泵站2座、高位蓄水池2座、水池首部管理房2座，改造塘坝4座、配套增压站3座，在王屋水库西岸项目区内建设自动化控制示范区1008亩。工程总投资5010万元，其中：中央财政资金1000万元，省级财政1500万元，*市补助500万元，*市配套1931.33万元，农民投劳折资33.6万元。1、*镇微喷工程。发展葡萄微喷灌溉面积1.40万亩，其中自动化控制示范区1008亩，新建小型灌溉泵站2座、高位蓄水池2座、水池首部管理房2座，塘坝维修加固2座、配套增压站1座。工程投资*万元。2、*镇微喷工程。发展葡萄微喷灌溉面积1.5万亩，塘坝维修加固2座，配套增压站2座。工程投资*万元。3、*镇微喷工程。发展葡萄微喷灌溉面积0.12万亩。工程投资*万元。表1.5-1 项目涉及镇、村灌溉面积统计表镇名称涉及村庄灌溉面积（亩）镇名称涉及村庄灌溉面积（亩）*镇*镇*镇合计1.6主要工程量、材料、工日、设备及投资项目预算总投资5010万元，主要工程量、材料、工日、设备见表1.6-1。完成土方工程32.8万m3，砌石0.13万m3，混凝土0.21万 m3，铺设U-PVC输水管道485.1km，架设25PE毛管1682.4km、20PE毛管3124.4km，4微管1502.1km，安装7件套微喷头100.14万套。表1.6-1 主要工程量、工日、材料数量表项目单位数量备注土方开挖万m332.8土方回填万m332.6砌石万m30.13混凝土万m30.21钢筋t40.1碎石万m30.02U-PVC管道km485.125PE毛管km1682.420PE毛管km3124.44PE微管km1502.17件套微喷头万套100.12 设计依据和基本资料2.1设计基本资料（1）*省水利厅鲁水农字201137号文关于小型农田水利重点县2011年度项目实施方案的批复；（2）烟水农函字201111号关于小型农田水利重点县和高效节水灌溉试点县项目工程设计的几点意见；（3）*省*市小型农田水利重点县建设高效节水灌溉试点县实施方案（2011年）。2.2设计规范1、*省小型农田水利工程建设技术手册（*省水利厅农水处2010年3月编）2、泵站设计规范（GB502652010）3、节水灌溉技术规范（SL207-98）4、*省主要农作物灌溉定额（DB37/T1640-2010）5、节水灌溉工程技术规范（GB/T503632006）6、灌溉与排水工程设计规范（GB 50288-99）7、喷灌工程技术规范（GB/T 500852007）8、微灌工程技术规范（GB/T 504852009）9、泵站更新改造技术规范（GB/T 50510-2009）10、碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）11、溢洪道设计规范（SL253-2000）12、雨水集蓄利用工程技术规范（SL 2672001）13、水利建设项目经济评价规范（SL 72-94）14、农田灌溉水质标准（GB5084-2005）15、砌体结构设计规范（GB500032001）16、*省人民政府关于加快实施病险塘坝除险加固及河道治理工程的通知鲁政发20089号；17、*省水文图集；18、水利水电工程测量规范（规划设计阶段）SL197-97；19、水利水电工程地质勘察规范GB50287-99；20、水利水电工程天然建筑材料勘察规程SL251-2000；21、水利水电工程设计洪水计算规范SL44-93；22、水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000；23、防洪标准GB50201-94；24、*省小型水库洪水核算办法(试行)；25、*省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准；26、*省水利水电工程设计概（估）算编制办法27、国家及行业颁布的其他有关规范、规程等。2.3水文气象资料项目区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，季风进退明显。特点是：春季干燥多南风，夏季湿热多阴雨，秋季凉爽雨水少，冬季寒冷北风多。年平均气温12.2，最高气温38.3，最低气温-21.3，年平均蒸发量1479mm，相对湿度69%。多年平均降水量585.5mm，大气降水的特点是年际、季节、区域分布不均，年内降水多集中在79月份，占全年降水量的70%以上，无霜期190天，多年平均最大冻土层深0.42m。3 工程地质与水文地质3.1工程地质项目区地形是东南高、西北低，呈台阶式下降，地面坡度山丘区1/3501/800，海拔高程在0757m之间。地貌形态可分为山地、丘陵类型，总面积3.05万亩。区域内地貌受地质构造、岩相及古地理所控制，按其成因类型大致可分为构造剥蚀低山丘陵和剥蚀堆积山前台地两个地貌单元。项目区在构造上位于鲁东断块之胶北块隆的西北部，发育有两条主干断裂，即近东西向的黄县大断裂和北东向的玲珑-北沟断裂。这两条断裂把*市分割为三个较大的块体，北部为断陷盆地，东部与南部皆为断隆山地。3.1.1塘坝工程地质1、区域地质（1）大地构造单元处于华北断块的东部，胶东隆起的西部，鲁东迭台隆的胶北台拱区（III11）。北北东向郯庐断裂带之东，北西西向燕山-渤海活动断裂带之南，区域构造以北北东向断裂构造为主，且规模较大。距库内较近、规模较大的区域性断裂有北沟-玲珑断裂和黄县断裂。库区及邻近未见大的断裂构造发育，区域构造相对稳定。库区座落在中生代燕山期粗中粒花岗岩基底上。大的地貌单元为低山丘陵地貌，微地貌单元为山间沟谷地貌。（2）据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），*市抗震设防烈度为7，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。地震动峰值加速度0.10g，场地按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）划分为类场地，坝区场地类别为II类场地，地震动反应谱特征周期为0.40s。2、坝体坝体心墙及坝壳均为壤土。壤土层：可塑，天然重度值为19.319.6KN/m，干重度为15.215.6KN/m，饱和重度为19.620KN/m，孔隙比为0.7280.767，压缩模量为5.086.42MPa，属中压缩性；三轴凝聚力为42.2545.0KPa，内摩檫角为11.412.75；渗透系数K值为4.524.7110-5cm/s。渗透变形类型为流土。临界水力比降为1.001.07，允许水力比降值为0.500.54。3、坝基坝基清基彻底，无第四系松散沉积物，下伏基岩为中生代燕山期花岗岩。表层强化花岗岩层,呈碎石状，天然密度2.10g/cm3，饱和密度2.20g/cm3，抗剪强度：凝聚力C5.0KPa，内摩擦角35.0，承载力特征值为600KPa。渗透系数为5.357.2810-5cm/s，属弱透水层。4、溢洪道溢洪道基础为强风化花岗岩层，裂隙很发育，岩芯呈碎石状，用手掰或轻微锤击易碎。岩石坚硬程度类别为软岩,岩体完整程度为破碎,岩体基本质量等级为级。天然密度2.10g/cm3，饱和密度2.20g/cm3，抗剪强度：凝聚力C5.0KPa，内摩擦角35.0，承载力特征值为600KPa。渗透系数为5.357.2810-5cm/s，属弱透水层。3.1.2小型灌溉泵站工程地质大地构造单元处于华北断块的东部，胶东隆起的西部，鲁东迭台隆的胶北台拱区（III11）。北北东向郯庐断裂带之东，北西西向燕山-渤海活动断裂带之南，区域构造以北北东向断裂构造为主，且规模较大。工程及邻近未见大的断裂构造发育，区域构造相对稳定。工程地貌单元为山间沟谷地貌。据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），*市抗震设防烈度为7，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。地震动峰值加速度0.10g，场地按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）划分为类场地，泵站工程场地类别为II类场地，地震动反应谱特征周期为0.40s。3.2水文地质项目区东部黄水河流域地下水较为丰富，个别机井涌水量达300m3/h以上，是*市工农业及城市生活用水较理想的水源地。本区地下水主要为大气降水补给，其次为河水渗漏补给及山丘区地下水侧向补给，地下水流向与地表水流向大致相同，总趋势自东南向西北，沿途被大量开采用于工农业生产及人畜饮水，其余部分排入渤海。*市东部为太古-元古界片岩、片麻岩等变质岩类，南部大部分为玲珑期及燕山期花岗岩，兼有零星分布的古老变质岩，它们共同组成东南部的低山丘陵。山丘区基岩含有少量构造裂隙和风化裂隙水。工程区域内地下水除接受大气降水补给外，同时接受蓬菜、栖霞及招远地表径流的补给，并向下游平原区排泄，成为平原区地下水的补给来源之一。3.3河流水系项目区域内河流主要是黄水河，干流长55.43km，流域面积1034.47km2，境外面积581.5km2，境内面积452.97km2。1958年在其中游的王屋村附近修建大型水库一座王屋水库，总库容1.21亿m3，兴利库容0.725亿m3，中下游建有七座钢筋混凝土翻板拦河闸，一次性拦蓄水能力达420万m3，近海口建有黄水河地下水库，总库容5359万m3，最大调节库容3929万m3。3.4水量平衡分析项目区位于*市南部山区，王屋水库左右岸，作物种植面积3.02万亩。涉及*镇、*镇和*镇三个镇，21个村。从地下水资源情况看，该区范围内均属中生代早期花岗岩，表层覆有一定厚度的风化层，厚度210m不等，透水性极差，构造断裂几乎没有，即使是较好的选点，单井出水量也不足10m3/h，地下水量不能作为灌溉水源，利用价值极小。项目区紧靠王屋水库（水库总库容1.21亿m3，兴利库容7250万m3），该水库为大（二）型水库，是*市境内最大的水库和最可靠的水源，水库具有灌溉功能，为该项目区开发提供了较为可靠的水源保证。另外，项目区内还散布有小（二）型水库2座；塘坝12座。项目区地表水资源充足，能够项目灌溉需求。项目实施后不同灌溉保证率下的可供水量、预测需水量及供需平衡分析结果见表3.4-1。表3.4-1 项目实施后水量供需平衡计算表水源名称水源类型灌溉面积（亩）年可供水量（万m3）年需水量 （万m3）余缺水量（万m3）P=50%P=75%P=50%P=75%P=50%P=75%店埠曲西北沟塘坝3059.8 5.7 3.8 4.8 +6.0 +0.9 店埠曲家西北沟下塘坝957.8 4.5 1.2 1.5 +6.7 +3.0 石山赵村北塘坝1216.1 3.5 1.5 1.9 +4.6 +1.6 石山赵村东北塘坝1035.5 3.2 1.3 1.6 +4.2 +1.5 王屋葛沟小二型水库75221.6 12.4 9.3 11.8 +12.2 +0.6 王屋水库大二型水库2456851362480304.6 385.7 +4831.4 +2094.3 注：王屋水库可供水量为扣除工业用水和城市生活用水后的水量，王屋水库通过已建的11座灌溉泵站和13座高位蓄水池向项目区提供灌溉水源。4 工程设计4.1工程总体布局*市高效节水灌溉试点县项目2011年度工程主要分为王屋水库东片区和西片区，位于*镇、*镇和*镇3个镇、19个村庄，主要建设内容：发展微喷灌溉面积3.02万亩，分为13个灌区，新建灌溉泵站2座、高位蓄水池2座、水池首部管理房2座，塘坝改造4座、配套增压站3座，自动化微喷示范区1008亩（详见*市2011年度高效节水灌溉试点县项目区总体布置图）。具体内容详见表4-1。表4-1 试点县项目建设主要情况表序 号项目名称项目分类工程名称工程编号单位数 量1小型水源工程泵站王屋葛沟BZ-1座1店埠曲家西北沟BZ-2座1高位蓄水池王屋村南SC-1座1店埠曲家西北SC-2座1塘坝改造店埠曲西北沟TB-1座1店埠曲家西北沟下TB-2座1石山赵村北TB-3座1石山赵村东北TB-4座12管网工程微喷亩259443自动化控制系统亩1008水源主要利用王屋大二型水库（水库总库容1.21亿m3，兴利库容7250万m3）、王屋葛沟小二型水库和4座塘坝。维修加固塘坝4座。坝体陪土加固，前坡干砌石护砌，坝顶加高安装路缘石。店埠曲家西北沟塘坝为泵站水源，其余3座塘坝利用汽油机增压辅助微喷灌溉，配套增压站3座。新建泵站2座。分别为位于*镇王屋村南的王屋葛沟泵站，位于店埠曲家村西北沟的店埠曲家西北沟泵站。新建高位蓄水池2座。分别位于*镇店埠曲家村西北山顶和*镇王屋村南山顶，水池形式相同，容积均为475m3。配套水池首部管理房2座。微喷管网主要内容：铺设U-PVC输水管道485.1km，架设25PE毛管1682.4km、20PE毛管3124.4km，4微管1502.1km，安装微喷7件套100.14万套。4.2塘坝加固工程设计4.2.1综合说明为彻底解决项目区安全隐患，对险情隐患较重的4座塘坝进行维修加固，并对其水源加以有效利用。店埠曲家西北沟塘坝为泵站水源，其余3座塘坝利用汽油机增压对葡萄进行微喷灌溉，配套增压站3座。1、工程建设地点店埠曲家西北沟塘坝、店埠曲家西北沟下塘坝位于*镇店埠曲家村西北1300m，王屋水库上游；石山赵家村北塘坝位于*镇石山赵家村北800m，王屋水库上游；石山赵家村东北塘坝位于*镇石山赵家村东北1000m，王屋水库上游。2、险情隐患及设计措施（1）险情隐患根据现场排查，四座塘坝主要存在以下险情隐患：大坝坝体单薄，坝前坡无护坡，坡比1:1.11:1.7之间，不足1:2，坡面凹凸不平，坝后坡坡面冲刷严重，坡比1:1.11:1.7之间，不足1:2，坝坡较陡。坝顶路面杂草丛生，冲刷严重。（2）设计措施针对以上险情隐患，拟采用以下加固措施：整修坝前坡，坡比1：2；并对采用干砌石护坡。整修坝后坡，坡比1：2。坝顶泥结碎石路面。3、建设性质改建4、设计标准（1）防洪标准依据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准200年一遇。（2）消能防冲标准依据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，溢洪道消能防冲设计洪水标准为20年一遇。5、建筑物级别工程等别为等，其主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。6、地震烈度根据中国地震动参数区划图（GB183062001），地震动峰值加速度为0.15g，相应地震基本烈度为度，场地地震动反映谱特征周期为0.40s。7、塘坝特性指标表4.21 塘坝加固后特性指标表名 称单位店埠曲家西北沟塘坝店埠曲家西北沟下塘坝石山赵家村北塘坝石山赵家村东北塘坝流域面积km20.550.150.230.33设计标准20年一遇设计200年一遇校核20年一遇设计200年一遇校核20年一遇设计200年一遇校核20年一遇设计200年一遇校核灌溉面积亩30595121103水位兴利水位m111.794.591.594校核洪水位m11395.4491.9494.55库容兴利库容万m3411.31.2总库容万m34.711.31.71.5大坝工程坝 型粘土心墙坝粘土心墙坝粘土心墙坝粘土心墙坝大坝长度m2301205045坝顶宽度m7333坝顶高程m114.596.59395.5最大坝高m16.513.29.410.5迎水坡坡比1:21:21:21:2背水坡坡比1:21:21:21:2溢洪道工程型 式坝肩式无闸控制宽顶堰坝肩式无闸控制宽顶堰坝肩式无闸控制宽顶堰坝肩式无闸控制宽顶堰底高程m111.794.591.594总净宽m9.1222最大泄量m3/s20.62.70.91.24.2.2设计依据及规范（1）*省人民政府关于加快实施病险塘坝除险加固及河道治理工程的通知鲁政发20089号；（2）*省水文图集；（3）水利水电工程测量规范（规划设计阶段）SL197-97；（4）水利水电工程地质勘察规范GB50287-99；（5）水利水电工程天然建筑材料勘察规程SL251-2000；（6）水利水电工程设计洪水计算规范SL44-93；（7）水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000；（8）防洪标准GB50201-94；（9）碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）；（10）*省小型水库洪水核算办法(试行)；（11）*省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准；（12）*省水利水电工程设计概（估）算编制办法（13）其它规范规程等。4.2.3水文店埠曲家西北沟塘坝流域面积0.55km2，主河道长0.8km，干流平均坡度为0.022m/m。洪水标准为20年一遇设计，200年一遇校核。1、水文计算（1）洪峰流量计算流域特征参数：流域面积F=0.55km2，干流长度L=0.8km，干流坡度J=0.022m/m，流域综合特征参数K=L/(J1/3F2/5)=3.63特定频率（设计标准20年一遇，校核标准200年一遇）24h降雨量H24的推求：根据*省小型水库所在县降水量统计参数表查得，工程地点以上流域中心多年平均最大24h降雨量：=95mm，多年平均年最大24h降水量变差系数CV=0.57。多年平均年最大24h降水量偏差系数：CS=3.5CV根据CS=3.5CV、P、CV查皮尔逊型曲线的模比系数KP值表得：设计标准20年一遇KP1=2.1420年一遇最大24h降水量：(H24)1=KP1=2.1495=203.3mm校核标准200年一遇KP2=3.45200年一遇最大24h降水量：(H24)2=KP2=3.4595=327.8mm单位面积洪峰流量模数计算查胶东山区qmH24K关系曲线得：20年一遇单位面积洪峰流量模数：qm1=25m3/s/km2200年一遇单位面积洪峰流量模数：qm2=38m3/s/km2设计洪峰流量及校核洪峰流量计算：20年一遇设计洪峰流量：Qm1=qm1F=6.2m3/s200年一遇设计洪峰流量：Qm2=qm2F=11.4m3/s（2）洪水总量推求净雨深hR计算：a、设计标准20年一遇：P1=0.75(H24)1=152.5mm前期影响雨量Pa=40mm，P1+Pa=192.5mm由P1+Pa查降雨径流关系查算图(山区)P1+PahR关系曲线得：hR1=112mm。b、校核标准200年一遇：P2=0.75(H24)2=245.8mm前期影响雨量Pa=40mm，P2+Pa=285.8mm由P2+Pa查降雨径流关系查算图(山区)P2+PahR关系曲线得：hR2=208mm。洪水总量计算：20年一遇洪水总量：W1=0.1hR1F=6.2万m3200年一遇洪水总量：W2=0.1hR2F=11.4万m3洪水历时T计算：20年一遇洪水历时：T1=W1/(1800Qm1)=2.49h200年一遇洪水历时：T2=W2/(1800Qm2)=3.04h2、调洪演算（1）溢洪道泄量q泄的计算：按宽顶堰计算：q泄=1.5BH3/2式中：B溢洪道宽度(m)B=9.1m，H溢洪道堰顶以上的水深(m)表4.22 店埠曲家西北沟塘坝水位库容泄量关系表水 位 (m)111.7112.1112.5112.9113.3113.7114.1库 容 (万m3)44.14.34.655.66.3调洪库容 (万m3)00.10.30.611.62.3泄 量 (m3/s)0 3.5 9.8 17.9 27.6 38.6 50.75 由于塘坝溢洪道为无闸开敞式，无法进行控制运用,故塘坝调洪计算不考虑中小洪水的控制。以溢洪道堰顶高程111.7m为起调水位，溢洪道宽9.1m。经计算，塘坝5年一遇设计洪水位112.69m，最大下泄流量13.6m3/s，库容为4.44万m3；200年一遇校核洪水位113m，最大下泄流量20.6m3/s，库容为4.71万m3。（2）坝顶超高防洪安全复核根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL18996)，坝顶高程等于静水位与超高之和，应分别按以下运用情况计算，取其最大值：设计洪水位（P5%）加正常运用的坝顶超高；校核洪水位（P0.5%）加非常运用的坝顶超高；正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震涌浪高。表4.23 各种运行条件下坝顶高程计算成果表R风浪爬高e壅高A安全超高设计洪水位112.690.8400.5114.03校核水位1130.4900.3113.79正常蓄水位111.70.491.00.3113.49三种情况取大值，确定复核坝顶高程为114.03m，实测坝顶高程最低处114.05m，比复核坝顶高程高0.02m，按现状溢洪道底高程核算，满足正常运用20年一遇和非常运用200年一遇的防洪标准。（3）防渗体超高防洪安全复核根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则，土质防渗体顶部在设计洪水位上的超高取0.3m，在非常运用条件下，防渗体顶部不应低于非常运用条件的静水位。设计洪水位核算大坝防渗体顶高程应为112.99m，校核洪水位核算大坝防渗体顶高程应为113m，取大坝防渗体顶高程为113m。现状大坝防渗体高程113m，满足要求。其余三座塘坝计算过程参照店埠曲家西北沟塘坝，计算成果见表4.24。表4.24 水文计算成果表名 称单位店埠曲家西北沟塘坝店埠曲家西北沟下塘坝石山赵家村北塘坝石山赵家村东北塘坝水位兴利水位m111.794.591.594设计水位m112.6994.9991.6994.25校核洪水位m11395.4491.9494.55库容兴利库容万m3411.31.2总库容万m34.711.31.71.5溢洪道最大泄量m3/s20.62.70.91.2大坝复核坝顶高程m114.0396.2992.8395.34现状坝顶高程m114.0596.3892.8595.66复核防渗体高程m11395.4491.9494.55现状防渗体高程m1139692.594.6从表中可以看出，这四座塘坝坝顶高程和防渗体高程都满足正常运用20年一遇和非常运用200年一遇的防洪标准。4.2.4工程勘察1、工程测量塘坝流域、坝址区地形资料基本齐全，库容曲线比较清楚；本次测量只是对塘坝枢纽部分进行测量，以满足加固设计需要。根据上述原则，我们测量并绘制了塘坝枢纽平面布置图，在此基础上绘制了大坝横断面图。2、水文地质条件（1）地表水由于库区东、西两侧地形坡度较大，汇水面积较大，且场区一般无覆盖层，大部分地段直接裸露岩石，大气降水后，一少部分渗入地下岩石风化层中，入渗深度一般小于1m；一部分蒸发，其余大部分则直接形成地表径流（由面流汇成线流），流向河流，地表径流量和径流强度随单次降雨强度增大而增大。若有效大气降水按70%计算，且大气降水后，有15%入渗，20%蒸发，则有65%的有效降水产生地表径流，地表水的流向与地形地势基本一致，即由南、西两侧汇入河流、塘坝中。（2）地下水根据地下水赋存空间及含水介质的不同，库区地下水可分为两种类型，即第四系松散岩类孔隙水和基岩类风化裂隙水，分述如下：第四系松散岩类孔隙水主要指第四系山前组分布的冲沟地貌及河流阶地，含水岩性为砂壤土或碎石土中，厚1.55m，水位埋深24m,地下水位连续,潜水性质,由于其厚度少、径流弱，故水量贫乏，单井出水量一般小于20m3/d，地下水直接接受大气降水的垂直入渗补给，地下水流向基本与地形坡度一致，地下水年变幅为12m，该类地下水的动态类型为降水蒸发型，主要表现为雨季水为上升,水量增加，而旱季则水位下降，水量减少，甚至干涸，受地表气候、水文等因素直接影响。基岩风化裂隙水基岩风化裂隙水主要赋存于中生代燕山早期二长花岗岩地层中，构造裂隙和风化裂隙为畜水空间，组合成裂隙水含水层。据地面渗水及钻孔注水试验资料，多为中等-弱透水层。由于风化带标高、厚度、风化程度与裂隙发育程度不同，则地下水位埋深、标高和富水程度也存在较大差异。在山坡、山脊等地势较高地段，风化层厚度较小，属于地下水输干区，一般无地下水存在，只在降雨后会出现细小泉水溢出，但持续时间较短，其余时段均无地下水分布。该类地下水直接接受大气降水的垂直入渗补给及上游少量潜水的侧渗补给，地下水流向与地形坡度基本一致，并无连续统一的地下水位，地下水动态受季节影响明显，雨季水位上升，水量增加，旱季则水位下降，水量减少甚至干涸。地下水位动态年变幅为23m，该类地下水属潜水性质，水质良好，矿化度一般小于1g/L,水化学类型一般为HCO3CL-CaNa型水。4.2.5工程加固设计1、规范采用及运行现状（1）规范采用本工程为坝高小于30m的碾压式土石坝,按照小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）进行设计。（2）运行现状经多年运行，坝前坡、坝后坡毁坏严重，严重缺土，存在坝坡面凹凸不平等现象，大坝坝顶路面冲刷严重。2、店埠曲家西北沟塘坝大坝布置及主要加固内容（1）大坝总体布置大坝为东西走向，系粘土心墙坝，最大坝高17m，大坝现状坝顶高程最低处114.05m，坝顶长230m，坝顶宽7m。（2）主要加固内容坝前坡加固大坝坝前坡无护坡，坡比不足1:2，坡面凹凸不平，本次设计采用干砌块石护坡，护坡石厚度计算根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001），护坡石在最大局部波浪压力作用下所需的换算球形直径为：式中：D50石块的平均粒径，m；k块石密度，取k=2.5t/m3；w水的密度，取w=1.0t/m3；m坡率，m=2.0；Kt随坡率变化的系数，查碾压式土石坝设计规范（SL2742001）表A.2.1得，Kt=1.2；hp累计频率为10的波高。经计算干砌块石护坡的厚度采用0.2m。将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，土料采用砂壤土，要求压实度不小于0.95。护坡采用干砌块石，高程107.00m114.5.00m，护坡厚度0.2m，采用碎石及土工布反滤垫层，厚0.15m。坝前坡护坡顶、护坡两端和底部设齿墙，为M7.5水泥砂浆砌块石。坝后坡加固坝后坡坡比较陡，雨水冲刷严重，将坝坡陪土加厚，坡比达到1:2。坝后坡桩号0+050、0+170设横向排水管，为250钢筋混凝土管。坝坡脚设排水反滤体，为干砌块石，采用碎石及土工布反滤垫层，厚0.15m。补坡平整前应先清除表层0.2m厚杂土，再对坡面压实，要求压实度不小于0.95，而后再按大坝设计断面补坡整平，回填砂壤土分层压实，要求压实度不小于0.95。坝顶加固坝顶清除杂草，平整夯实，上面铺设20cm厚泥结碎石，路面高程114.5m，宽7m。路两侧安装路缘石为C15预制混凝土宽15cm，高45cm，单块长1m，插入路面30cm。（3）大坝加固设计基本要求坝顶构造a、坝顶宽度店埠曲家西北沟塘坝坝顶仅作为该村农业生产的生产路，因此坝顶宽度7m，满足要求。b、坝顶路面路面为泥结碎石路面；路面设2.5%横坡坡向两侧。坝坡大坝迎水坡坡比为1:2，大坝背水坡坡比为1:2。反滤层大坝迎水坡反滤层为碎石土工布反滤层，厚度为0.15m。大坝护坡上游护坡采用干砌块石护坡。（4）大坝填筑基本要求大坝填筑采用砂壤土，填筑时应分层压实，要求压实度不小于0.95。3、其余塘坝加固内容见表4.25。表4.25 塘坝加固内容表名 称坝前坡加固坝后坡加固坝顶加固店埠曲家西北沟塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程107m114.5m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管。坝坡脚设排水反滤体。坝顶高程114.5m，宽7m，为泥结碎石路面，安装路缘石。店埠曲家西北沟下塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程92m96.5m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管和纵向排水沟坝顶高程96.5m，宽3m，为泥结碎石路面，安装路缘石。石山赵家村北塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程88m93m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管和纵向排水沟。坝顶高程93m，宽3m，为泥结碎石路面，安装路缘石。石山赵家村东北塘坝将坝前坡陪土加厚坡比达到1:2，高程90m95.5m采用干砌块石护坡。将坝后坡陪土加厚，坡比达到1:2，设置横向排水管和纵向排水沟。坝顶高程95.5m，宽3m，为泥结碎石路面，安装路缘石。4.2.6增压站塘坝共建增压站3座。每座2间，建筑面积49.7m2，房高2.5m。工程等别为级，水工建筑物级别为5级。增压站首部主要包括（具体内容布置详见*）基础采用天然地基，基础底板必须座于老土上，地基承载力特征值按120KPa计算。局部杂土应全部清除，采用砂土回填至基底，回填时每填30cm夯实一次，夯实系数0.94。基础为M5.0水泥砂浆砌乱石，墙体为M5.0水泥砂浆砌灰沙砖，内墙20cm踢脚线为M20水泥砂浆抹面，踢脚线以上为麻刀白灰抹面；外墙刷涂料。地面为C20混凝土现浇，厚10cm。屋面板，地基梁、过梁、构造柱及圈梁为C20混凝土现浇。4.2.7工程管理塘坝除险加固后，为方便工程管理，提出以下管理要求：（1）加强工程管理，设警示牌，确保工程及下游居民人身安全。（2）对塘坝各建筑物经常进行检查，定期维修和养护，保证塘坝正常运行。（3）加强工程及水文观测，及时整理观测资料，确保防洪安全。（4）重视和加强对塘坝管理人员的业务技术培训。4.3小型灌溉泵站工程设计小型灌溉泵站工程共建设泵站2座，泵站的主要作用是为新建在山顶的高位蓄水池供水，王屋葛沟泵站位于*镇王屋村南，为王屋村南高位蓄水池供水，灌溉面积2834亩；店埠曲家西北沟泵站位于店埠曲家村西北沟，为店埠曲家村西北高位蓄水池供水，灌溉面积1282亩。作物种植均为葡萄，土壤以中壤土为主。小型灌溉泵站工程等别为级，水工建筑物级别为5级。4.3.1设计流量推算王屋葛沟泵站水源为王屋葛沟小二型水库，店埠曲家西北沟泵站水源为店埠曲家西北沟塘坝，塘坝蓄水量无法满足灌溉需求，利用原有泵站从王屋水库调水。泵站灌水定额取18m3亩。灌水周期取5天，每天灌水时间22h，管道水利用系数取0.95，设计流量Q设=mA/tT。经计算，王屋葛沟灌溉泵站Q设=488.2 m3/h、店埠曲家西北沟灌溉泵站Q设=220.8 m3/h。4.3.2出水管及高位蓄水池出水管采用PE管，出水管接高位蓄水池（高位蓄水池即出水池）。2座高位蓄水池大小形状相同，位于工程高点，尺寸为12123.3m，浆砌石结构，高位蓄水池出水管与微喷管网首部枢纽相连。4.3.3水力计算根据灌溉与排水工程设计规范（GB5028899）取管道经济流速v经=1.5m/s。按照D=18.8（Q/v经）0.5自下而上进行出水管管径选择。经计算：王屋葛沟泵站D=339mm，选取管径355PE管，长420m；店埠曲家西北沟泵站D=228mm，选取管径280PE管，长570m。水泵扬程：H=+ho+h吸式中：为水源稳定动水位到到最高出水口的高差，m； 首部枢纽水头损失，取3.00； 出水口工作水头，取2.00； 管道沿程水头损失和局部水头损失，m； h吸吸水管水头损失，m。沿程水头损失按公式进行计算，PVC管f=0.948105，钢管f=6.25105；PVC管m=1.77，钢管m=1.9；PVC管b=4.77，钢管b=5.1。hj=0.1hf。经计算：出水管水头损失分别为2.77m、2.87m；吸水管水头损失分别为0.06m、0.04m；设计扬程分别为64.6m、50.4m。4.3.4水泵选型根据设计流量和设计扬程选用水泵，计算结果见表4.3-1。表4.3-1 泵站主要参数表序号名称编号控制面积（亩）设计流量（m3/h）高差Z（m）扬程（m）水泵型号功率（kw）1王屋葛沟BZ-12834488.2 56.866 SLOW150-4501102店埠曲家西北沟BZ-21784220.8 42.551 SLOW100-260(I)B554.3.5输配电设计1、变压器设计根据变压器容量=负荷容量/功率因数（0.85），小型泵站根据变压器容量为负荷容量的1.25倍。据此，葛沟、店埠曲西北沟两座泵站变压器容量分别为137.5 kVA、68.75 kVA。此区间国标变压器容量系列为63kVA、 801kVA、100kVA、125kVA、160kVA，为确保水泵安全可靠运行，因此选择变压器容量分别为160kVA、100kVA。型号选择：根据行业要求，变压器应采用节能、环保（低损耗、低噪音）型，因此，两个两台变压器分别选用S9-160kVA和S9-100kVA。2、10kV导线选择高压线等级10kV，就近连接，葛沟、店埠曲西北沟两座泵站线路长度分别为340米、280米。依据国家电网公司10kV配电系统典型设计要求，10kV分支线最小截面不得少于70mm2，材料采用裸导线型号为LGJ-70。3、配电设备设计葛沟、店埠曲西北沟两座泵站，每座泵站0.4kV电气一次部分主要采用1面动力柜和1面电容柜，柜体均采用GGD柜型号。低压电缆采用YJV-0.6/1kV-470，按照规定，长度为20米。4、主要工程量（详见下表）主设备材料表1变压器S9-160kVA-10/0.4kVS9-100kVA-10/0.4kV台2备注20.4kV配电设备及补偿装置GGD面41动力+1电容；1电容+1动力（3低压电缆YJV-0.6/1kV-470m20410kV架空线JKLGYJ-70km620裸导线4.3.6启闭远程自动控制系统设计为了使水泵高效率运行，达到节能效果，延长设备寿命、保护电网稳定、保减磨损、降低故障率，为了更好的控制高位蓄水池和微喷灌溉的水量衔接，设计水泵启闭无线远程控制系统。太阳能电池板将太阳能转变为电能通过太阳能充电控制器将电能储存于蓄电池，蓄电池为远程控制柜供电，远程控制柜利用数据模块和拉杆式液位开关测量水池水位的高低，通过安装在现场的无线数传模块传送数据模块给水泵处的控制设备，通过无线数传接收模块传输给数据模块，由模块来控制水泵的起停工作。数传模块无信息费用，信号强、无盲区，抗干扰能力强，可以连续工作，无需挂靠计算机。每座泵站和高位蓄水池之间配备1套无线远程控制系统，一台发射，一台接收。详见远程自动控制原理示意图。4.3.7充水设施安装真空泵两台，每座泵站1台。型号为2BV5110,最大气量2.75m3/min，极限真空0.097MPa，泵转速1450r/min，工作液流量6.7L/min，配套功率4KW。4.3.8水源与泵站进水池王屋葛沟泵站水源为王屋葛沟小二型水库，店埠曲家西北沟泵站为店埠曲家西北沟塘坝。进水池位于水源水面下，吸水口附近进行清淤。4.3.9首部枢纽设计首部枢纽设备主要包括水泵多功能控制阀、水表、压力表、阀门、伸缩器、水泵机组、真空泵。配电系统设备配置包括变压器、电容柜、动力柜、软启动柜、避雷设施等。表4.3-2 泵站首部枢纽参数表王屋葛沟店埠曲家西北沟SLOW150-450水泵（含电机）1套SLOW100-260(I)B水泵（含电机）1套真空泵2BV51101套真空泵2BV51101套避雷设施1套避雷设施1套伸缩器DN3002套伸缩器DN2002套水泵多功能控制阀DN3001套水泵多功能能控制阀DN2001套水表DN3001套水表DN2001套压力表Y-100(0-1MPa)1块压力表Y-100(0-1MPa)1块阀门DN3001套阀门DN2001套变压器S9-1601台变压器S9-1001台电容柜GGD1面电容柜GGD1面动力柜GGD1面动力柜GGD1面软启动柜110KW1面软启动柜55KW1面无线远程控制系统1套无线远程控制系统1套4.2.10泵房设计王屋葛沟泵房建设3间（含配电室），建筑面积70.2m2，房高3.5m、最大房高5.4m；店埠曲家西北沟泵房建设3间（含配电室），建筑面积49.5m2，房高3.5m、最大房高6.3m。泵房临水侧采用M10水泥砂浆砌块石护坡，坡壁为1：