甘州区甘浚镇高家庄塘坝工程初步设计报告

甘肃省张掖市甘州区甘浚镇高家庄塘坝工程初步设计报告张掖市甘州水利水电勘测设计院二O一二年四月职责批准陈敏俭核定张国斌审查王立清报告编写陈海龙任冬梅墨冬梅目录1综合说明111项目概况及背景112项目区基本情况113工程建设的任务和规模214工程建设标准及设计成果315工程施工组织设计416水土保持与环境影响评价717工程管理718工程投资概算及资金筹措719效益分析及综合评价8110结论82项目区概况921基本情况922水文气象923工程地质及水文地质1424经济社会情况1625水利工程现状及存在的问题173工程建设任务及规模1931工程建设的必要性1932现状水资源供需平衡分析2033工程任务和规模254工程总体布置275工程设计2851工程设计依据2852工程等级及标准2853工程设计2954主要工程量416机电及金属结构设计4261设计依据4262金属结构设计4263主要工程量437工程施工组织设计4471施工条件4472施工导流4573建筑材料4574主体工程施工4675施工交通运输4776施工总布置4777施工总进度488水土保持设计4981防治责任范围4982可能造成的水土流失危害4983水土保持分区5084防治措施总体布局5085监测内容和方法5186水土保持投资概算529环境保护设计5491环境现状5492工程分析及环境影响评价5693环境保护措施5794环境管理规划5895环境保护投资概算6196综合评价结论6110工程管理62101工程建设管理62102工程运行管理631021管理机构及编制6311工程招标65111招标范围的确定65112招标形式65113招标组织形式6512工程投资概算及资金筹措67121工程概况67122投资主要指标67123编制依据67124编制办法68125工程投资70126概算表7013经济评价和效益分析81131工程概况81132主要评价依据、方法及参数81133经济评价8211综合说明11项目概况及背景甘浚镇高家庄七、八社位于甘州区以西35KM处的大磁窑河东岸，南依肃南县，西靠大磁窑河，是甘浚灌区的非黑河灌溉区，区内的唯一灌溉水源为大磁窑河。由于项目区与肃南县共用大磁窑河来水，在1980年1月22日至28日，原张掖地区水利局在甘浚乡主持召开了原张掖县、肃南县相关负责人参加的座谈会，就大磁窑河有关工程建设和分水时间达成了“定时不定量”的80分水方案。受此分水协议限制，高家庄七、八社灌水轮期固定，每个轮期灌水时间为69小时，引水量只与引水时段的来水量有关，不能根据作物需水量确定，所以一直存在区内的750亩农田无法得到适时、适量的科学灌溉的问题。对项目区水资源供需平衡分析，现状水平年项目区可供水总量满足灌溉需求，但因无调蓄工程，弃水较多，水资源浪费严重，在当地修建蓄水工程来调节来水和需水的不一致是十分必要的。为切实解决当地的灌溉问题，受甘州区水务局委托，甘州水利水电勘测设计院在经过对拟建的高家庄塘坝坝址进行了勘察、测绘工作，于2012年3月组织了专业技术人员进行了高家庄塘坝工程的初步设计工作，完成了甘肃省张掖市甘州区甘浚镇高家庄塘坝工程初步设计报告。12项目区基本情况甘浚镇高家庄隶属于甘浚灌区，高家庄七、八社位于甘州区以西35KM处的大磁窑河东岸，南依肃南县，西靠大磁窑河，东距黑河13KM，北距高家庄村委会约5KM。该区属祁连山前洪积扇，地势西南高、东北低，地面坡度约为1/35，海拔高程介于17551698M之间。高家庄七、八社南北长约2KM，东西宽约18KM，总土地面积约5400亩。项目区现有农户60户、总人口260人，以种植业为主，主要种植作物有玉米、小麦、胡麻及豆类等，其中玉米制种约500亩左右，占实种面积的54。据统计，2011年项目区农民人均年纯收入达到5233元。受地理条件限制，该两社为非黑河灌溉区，其农田灌溉依靠从大磁窑河引水灌溉，引水渠道为大磁窑二支渠，属2大磁窑河流域范围。13工程建设的任务和规模项目区存在的问题河源来水时空分布不均，不能保证作物适时灌溉。该项目区灌溉唯一水源依靠大磁窑河径流，但由于大磁窑河径流主要依靠降雨和融雪补给，河源来水量在各时段分布不均匀，年内径流量变化很大（最大月平均径流，最小月平均径流）。项目区尚无调蓄工程，现状灌溉制度依据甘州区和肃南县的分水协议制定，灌水轮期固定，实际灌溉引水量只与分配引水时段的来水量有关，不能完全根据作物需水量确定，来水量大于灌溉需水量时，多余水不能引用而泄入河道，来水量小于灌溉需水量时，种植作物因缺水而受旱减产，加之无调蓄工程，导致作物需水时间与实际灌溉时间难以一致，无法保证750亩农田得到适时、适量的科学灌溉。骨干渠道及田间工程的配套不完善造成水资源的利用率不高。项目区仅有的骨干渠道大磁窑二支二分支0000KM建于1986年，年久失修，大部分渠底冲刷破损严重，完好率不足65，渠道渗漏损失大。同时，由于受地理条件限制，项目区的耕地除部分集中外，其余大部分布置较为分散，田间斗农渠道分布较多，共有00条00KM。受投资建设所限，田间工程配套率不高，现有高标准衬砌斗农渠00条00KM，衬砌率不足00，其余田间工程均为土沟输水，灌水效率低下，灌溉水利用系数仅为048，造成有限的水资源浪费严重，利用率不高。根据项目区现状水平年存在的主要问题，本次工程的主要任务为新建塘坝一座，用来存蓄不能适时灌溉的弃水，解决项目区水资源时段性短缺和不能适时供给灌溉的问题。工程建设任务及规模现状水平年项目区综合净灌溉定额为4206M3/亩，灌溉水利用系数为048，通过计算，灌溉需水量为6572万M3，河源可供水量为19472万M3，平衡分析现状水平年项目区可供水总量满足灌溉需求，但因无调蓄工程，弃水较多，水资源浪费严重，且五月份缺水408万M3，10月份缺水362万M3，11月份缺水459万M3。拟建塘坝的库容满足设计灌溉面积750亩的一轮灌溉用水。项目区亩均一轮灌溉净用水量为65M3，规划水平年灌溉水利用系数为059，则750亩的一轮灌溉用水为826万M3，3考虑到塘坝的水量损失，按需水量的1折算，塘坝拟建库容应达到836万M3，因此，设计塘坝库容为84万M3。引水渠设计流量为2M3/S，输水洞和输水渠的设计流量均为05M3/S。14工程建设标准及设计成果141工程建设标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，本次设计甘浚镇高家庄塘坝库容为84万M3，设计有效灌溉面积2000亩，该工程等别为等小（2）型工程。依据灌溉与排水工程设计规范GB5028899的规定，蓄水、引水建筑物及灌溉渠道均按5级设计。经查中国地震动参数区划图（2001年版），项目区地震动峰值加速度015G，特征周期04S，各场区相应基本地震烈度为度。142工程主要设计成果塘坝工程高家庄塘坝布置在高家庄八社以西约500M，大瓷窑河东岸滩地上。总库容84万M3。塘坝工程主要有进水口、大坝、输水洞三部分组成。大坝根据地形地质资料，大坝宜采用梯形断面碾压式土石坝，设计塘坝坝轴线总长575M，坝顶宽5M，迎水面坡比125，背水面坡比120，坝顶高程170810M，正常蓄水位170694M，上游库底高程170325M，下游库底高程170214M。大坝防渗采用复合土工膜，复合土工膜防渗体结构由铺膜基面（下垫层）、复合土工膜防渗层、上垫层、防护层共四层组成。设计土工膜铺设深度为上游坝坡法向深度05M的位置，下垫层为15CM厚的砂，上垫层为15CM厚的砂和20CM厚的砂砾料，防护层为30CM厚的干砌块石坝坡。进水口进水口布置在塘坝上游上肩，为宽顶溢流堰进水口，分为沉砂池、进水口段、斜坡段、消力池四部分组成。沉砂池设置在进水口前，为矩形断面，池长20M，池宽420M,池深12M，厚度03M，全断面为C25钢筋砼结构。进水口段长5M，为矩形断面，净宽25M，净高08M，厚度03M，全断面为C25钢筋砼结构。斜坡段为矩形明槽，坡比125（同塘坝坝坡），明槽净宽25M，净深08M，设计为C25钢筋砼结构，厚度03M。消力池设计长30M，净宽25M，净深10M，设计为C25钢筋砼结构，厚度05M。输水洞输水洞布置在下坝，为坝下埋管式，分为进水口、压力洞段、竖井、无压洞段、输水渠五部分组成，洞身长（包括喇叭口和竖井）35M，洞身为矩形断面，净宽08M，净高12M，全断面为C25钢筋砼结构。八字墙进水口长45M，宽由25M渐变为08M；压力洞身长10M，净宽08M，净高12M；竖井闸室长40M，由平板钢闸门控制，一扇工作闸门和一扇检修闸门；闸后无压洞段长165M，与输水渠良好衔接。渠道工程在满足塘坝蓄水，需从大磁窑二支渠末端分水闸新建长250M引水渠；在塘坝下游新建输水渠长610M将水引入高家庄斗渠分水闸；改建星光斗渠380M。本次新建引水渠和改建星光斗渠设计流量采用原渠道设计流量为20M3/S；新建输水渠设计流量采用输水洞设计流量05M3/S。经计算，设计引水渠道纵坡为1/25，输水渠纵坡为1/300，改建星光斗渠纵坡为1/31。渠道断面均采用弧形坡脚梯形断面，渠道衬砌厚度渠底为12CM，渠坡为从坡10CM渐变到底12CM，岸顶宽度为20M不含封顶，根据地质勘察资料，本次设计的渠道渠床座落在第四系上更新统（Q3）洪积砂卵砾石层上，厚度大，地下水埋深100M左右，对渠基与建筑物地基无影响，地基稳定可靠。砂卵砾石层为非冻胀性土，因此本工程不需采取防冻胀措施。本次设计新建各类渠系建筑物共5座，其中水闸3座，车桥2座。15工程施工组织设计151施工条件工程位于甘州区以西35KM处的大磁窑河东岸，南依肃南县，西靠大磁窑河，东距黑河15KM，该区属祁连山前洪积扇，地势西南高、东北低，地面坡度约为1/35，海拔高程介于17551698M之间。施工现场设有简易道路，工程所需外来材料5均可有公路运输到现场，施工条件比较方便。在施工现场修建蓄水池蓄水，灌溉期可在大磁窑二支渠二斗取水，其余均由汽车或拖拉机从附近水源抽取运送至施工现场。本工程地处张掖市甘浚镇南部区，距离甘浚镇农网系统约46KM不能保证本工程的施工用电需要，需在施工现场需配置50KW的柴油发电机组，自发电作为电源。152施工导流根据工程所处地的实际情况，以及适宜施工的季节考虑，塘坝工程在4月下旬到5月底，安排在雨水较少的季节，因此塘坝工程不考虑施工导流。153天然建筑材料本工程距离黑河西岸35KM，黑河是天然的砂石料场,各种砂石料级配合理,储量丰富,物理性能均能满足施工要求,砼粗细骨料可在黑河滩内的料场购买，土工膜支持层所用中细砂道开挖选用，坝体砌筑用大卵石人工在大瓷窑河拣集，坝体填筑料在坝体开挖的砂石料中分选。154主体工程施工（1）砂砾石开挖、回填工程施工砂砾石开挖工程采用挖掘机开挖，库区内先用机械揭去草皮及两边的黄土，用载重汽车拉运到库区外附近料场坑槽弃置，运距约051KM，其余砂砾石用于坝体夯填土。先粗挖成型，然后挂线精确整修成型。建筑物土方开挖亦采用人工开挖，严格控制开挖深度及边坡。砂砾石回填采用74KW推土机推运回填，机械压实。推运距离50M。砂砾石堤身填筑利用基础开挖出的砂砾石直接上堤，用载重汽车把从塘坝库区内开挖出的砂砾运至坝址处,剔除直径大于40CM的块卵石，石料拉运至坝址处，用推土机将砂石料分层铺设，采用18T20T振动碾分层压实，每层厚度不大于50CM，碾压36次，压实相6对密度不低于06。（2）混凝土工程施工本工程施工场地较集中，且建筑物工程量小，故采用04M3移动式混凝土拌和机布设于各施工现场进行拌制混凝土。机动斗车配溜槽入仓，插入式振捣器振捣，人工抹面。平均运距05KM。（3）细粒混凝土砌石工程施工细粒混凝土砌石只用于拦沙槛工程，采用04M3混凝土拌和机拌制，细粒混凝土和卵石料由斗车或架子车运至施工点，人工砌筑。（4）土工膜工程施工先在一布一膜复合土工膜下铺设15厚的中细砂作为支持层，干密度不得小于14T/M3，均匀误差不可超过10；再在一布一膜复合土工膜布上铺15厚中砂，然后在上面铺20厚砂砾石作为保护层，在保护层上再砌30干砌石；铺筑土工膜时布在上,膜在下；室外施工宜在5以上，风力4级以下并无雨、无雪天气进行；焊接时基底表面应干燥，含水量宜在15以下，膜面应用干砂布擦干净；铺设一布一膜复合土工膜时，应适当放松，并避免人为硬折和损伤，膜间形成的结点，应为T字型，不得形成十字型。155施工总体布置本工程为塘坝工程，施工作业面集中，地形较平坦、开阔，交通方便，施工期短，施工总布置应本着有利生产、方便生活、易于管理、节约用地、安全可靠和因地制宜的原则，施工用材料库、生产生活用房，采用集中布置。根据本工程施工战线较长的特点，管理单位、施工营地就近设在大瓷窑河滩内，共布置施工营地3处，营地内生产生活用房、堆料场、小型综合加工厂和零星材料库设在一起，工程共需修建临时房屋150M2，机械维修厂150M2，施工仓库100M2。156施工总进度根据本项目工程的施工条件及工程规模，并结合灌区的实际情况，对本次设计的工程进度做到如下安排。本项目总工期为2个月，从2011年4月份开始工程前期准备工作，包括临时房7屋、施工营地建设、施工道路拓建、砼骨料及垫层采集拉运等，5月30日完成土建主体工程的施工，6月30日进行工程扫尾工作。16水土保持与环境影响评价（1）工程建设对环境的不利影响主要集中在施工期，运行期对地表水与地下水产生一定的影响，可能会减少局部区域的地下水补给量。（2）工程施工期对水、气、声环境的影响是暂时的，且影响很小。综合分析认为，工程建设是可行的，没有制约工程建设的环境。从本工程用地情况分析，本工程水土保持防治责任范围主要包括主体工程及管理区、取料场和施工工厂及生活区等。工程建设产生水土流失的因素主要是基础开挖、料场、以及机械碾压等造成的地表扰动，植被破坏，引起的水土流失。这些水土流失主要发生在建设期，工程运行期，随着工程各项措施的落实，水土流失将减少。工程永久占地主要是防洪堤占地。工程永久占地主要是塘坝、渠道及建筑物占地。工程开挖土方全部用于大坝填筑，不会产生弃料，不会产生水土流失。施工临时占地包括施工踏压区、生产生活区和施工道路占地。地貌依然以砂砾石为主，该区应在施工结束后，恢复自然原貌。本工程环境保护总投资为648万元，水土保持总投资为545万元，17工程管理本项目由甘州区甘浚水管所成立“甘州区高家庄塘坝工程建设管理处”作为项目法人，全面负责工程的立项、筹资、建设全过程负责。主要管理职责是负责筹集建设资金，落实所需外部配套条件，做好各项前期工作；负责组织工程设计、监理、设备采购和施工的招标工作，审定招标方案，对投标单位的资质进行全面审查，综合评选，择优选择中标单位；负责项目建设及组织验收和办理竣工决算、建后评价等工作。工程完成后拟建高家庄塘坝管理站管理，属甘浚甘浚水管所直接领导。高家庄塘坝管理主要范围包括引水渠、大坝、库区、生产生活区以及工程周边保护区；管理的主要内容包括工程的检查、观测以及工程的养护修理等。818工程投资概算及资金筹措高家庄塘坝工程概算总投资306万元，其中工程部分投资29407万元；移民和环境保护部分投资1193万元。工程部分投资中，建筑工程投资22822万元，金属结构设备及安装施754万元，工临时工程投资1245万元，其他费用投资3187万元，预备费1400万元。移民和环境保护部分投资中，环境保护工程费648万元，水土保持工程费545万元。19效益分析及综合评价本工程实施后，改善项目区灌溉条件后产生的效益主要为种植效益。项目区现状灌水条件下有250亩面积不能保证灌溉，塘坝建成后，能保证250亩耕地的灌溉。250亩地的灌溉净效益为182万元。该工程的实施后，可以节约部分劳动力，节约劳力参与农副产品加工业。年增净效益为135万元。以上项合计，共计增加灌溉净效益317万元。本项目经济内部收益率752，高于社会折现率7；经济净现值为1622万元，大于零；经济效益费用比为103大于1，经济评价指标满足规范要求，因此，本项目在经济上是合理可行的。110结论高家庄塘坝布置在高家庄八社以西约500M，大瓷窑河东岸滩地上。主体所占地尽管为荒地，但在肃南县的地界上，因此，工程的建设仍需要甘州区与肃南县协议商定为前提。另一方面，塘坝工程的建成只能解决当地灌溉时间受限制的问题，而当地灌溉水利用率较低的现状仍然存在，为了使塘坝工程蓄节的水量能被有效地利用，建议在塘坝工程建成后，在当地发展节水灌溉工程，切实解决当地水资源短缺的问题。92项目区概况21基本情况张掖市甘浚灌区地处河西走廊中部，黑河中游左岸，位于甘州区西端，距城区35KM处。灌区西南靠祁连山，北靠临泽倪家营乡，东靠四角墩滩，土地面积达345KM2。灌区内绿洲与戈壁相间，地势由西南向东北倾斜，海拔高度在15001700M之间，属祁连山前冲洪积平原区。甘浚镇高家庄隶属于甘浚灌区，高家庄七、八社位于甘州区以西35KM处的大磁窑河东岸，南依肃南县，西靠大磁窑河，东距黑河13KM，北距高家庄村委会约5KM。该区属祁连山前洪积扇，地势西南高、东北低，地面坡度约为1/35，海拔高程介于17551698M之间。高家庄七、八社南北长约2KM，东西宽约18KM，总土地面积约5400亩，现有耕地面积1500亩，实际灌溉面积750亩，该区耕地土层厚度为30110CM，主要种植作物有玉米、小麦、胡麻及豆类等，其中玉米制种约500亩左右，占实种面积的54。受地理条件限制，该两社为非黑河灌溉区，其农田灌溉依靠从大磁窑河引水灌溉，引水渠道为大磁窑二支二分支渠，属大磁窑河流域范围。22水文气象221流域概况甘浚高家庄塘坝水源为大磁窑河，属黑河水系的一级支流，发源于祁连山浅山区的肃南裕固族自治县境内拉格梁，南与黑河支流长干河分水，东邻黑河，西邻梨园河，由小瓷窑、盘道、干沟门、大草滩等十余条沟岔汇集而成，源地海拔高程3700M，干流平均坡降39，至出山口河长40KM，流域面积2613KM2。距张掖城区约40KM，地理位置为东经10006、北纬3854。上游植被稀疏，主要植物有珍珠、合头草、红砂、戈壁针茅等，一般发育不良，总覆盖率约为65。中下游多为土石山，遇有暴雨或大雨水土流失严重。流域内土壤为山地灰棕漠土，土层薄厚不一，局部基岩裸露，含土甚少。10出山口以下地势较为平坦，西南高东北低，海拔高程在1700M左右，因地处祁连山前冲洪积扇前缘，地表第四系松散土层颗粒较粗，主要为砂砾石和砂壤土组成。砂砾石区域透水性较强，难以保存植物生长所需水分，形成戈壁荒滩，砂壤土区域保水性稍好，靠引水灌溉形成灌区耕地和生态林草地。大瓷窑河位置见图21。222气象项目区大陆性温带干旱气候，冬夏较长，春秋较短，春季多风少雨，冬季较为寒冷。根据张掖市气象站资料统计分析，区内多年平均气温86，极端最低气温28，最高气温385，多年平均降水量160MM，多年平均蒸发量2291MM，蒸发量远大于降水量，属典型的内陆干旱气候。年日照总小时数达3106H，年太阳辐射14812KCAL/CM2，属太阳辐射高值区，多年平均冻土深度120CM，年无霜期148D。具有日照时间长，太阳辐射高，昼夜温差大，降雨稀少,蒸发强烈，光热资源丰富的特点，适宜种植多种作物。223径流2231径流特性大瓷窑河径流主要来源于大气降水和冰雪融水形成，径流量年内分配极不均匀。全年可分为45月春汛期，由上游冰雪融水和降雨补给；69月为夏秋洪水期，以大面积降水补给为主；1012月为秋季平水期，以地下水补给及河槽储蓄量为主；次年13月为冬季枯水期，以地下水补给为主，水量小而稳定。径流年内分配59月占全年径流量的比例大约为89左右。2232径流计算大瓷窑河属无实测径流资料地区，年径流量采用以下方法确定（1）利用多年平均径流深等值线图来推求从甘肃省地表水资源查得大瓷窑河多年平均径流深为50MM，根据WFR10的公式推求年径流量，式中W为年径流量（万M3）F为流域面积（KM2）R为多年平均径流深（MM）11经计算大瓷窑河多年平均径流量为1307万M3。2利用年径流系数等值线图和流域面雨量推求从甘肃省地表水资源中查得大瓷窑河年径流系数为023，出山口以上流域重心多年平均降水量221MM，图21大瓷窑河位置图12根据WFP10的公式推求年径流量，式中W为年径流量（万M3）F为流域面积（KM2）为径流系数P为多年平均降水量（MM）经计算大瓷窑河多年平均径流量为1328万M3。3利用已有评价成果确定大瓷窑河多年平均径流量根据甘肃省水文总站1984年编制的甘肃省地表水资源评价成果，查得大瓷窑河多年平均径流量为1360万M3，资料统计系列是从19561979年，本评价成果是水资源评价方面资料翔实、结论可靠、应用广泛的成果。根据以上分析，结合内陆河流域近年来水量偏丰的状况，综合确定大瓷窑河多年平均径流量为1360万M3。2233年内分配过程大瓷窑河流域与梨园河流域虽然流域面积相差较大，但大瓷窑河是梨园河的一级支流，径流成因基本一致，均由降水和冰雪融水形成，来水过程相近，两河流降水、径流都集中在59月。大瓷窑河无实测径流资料，其年内分配过程以梨园堡水文站实测水文系列资料的年内分配比列进行推算。根据梨园堡水文站19542006年（19902006年资料为插补延长值）53年系列资料作频率分析，得到梨园堡站不同频率下的年径流量，利用大瓷窑河与梨园河的相似性，移用梨园堡站的CV、CS值，对大瓷窑河年径流量进行频率计算，即得大瓷窑河不同频率的年径流量，频率P25时大瓷窑河径流量为1556万M3，P50时为1336万M3，P75时为1138万M3，大瓷窑河不同频率下年径流量见表21。表21大瓷窑河不同频率径流量单位万M3统计参数P（）WCVCS/CV25507513600242155613361130从最不利于灌溉的原则出发，在梨园河系列资料中挑选不同频率下的典型年，利用同倍比缩放的方法推算得到梨园河不同频率下径流量年内分配过程，利用大瓷窑河与梨园河的相似性，将梨园河不同频率下的径流量年内分配所占比列移用到大瓷窑河，13即得大瓷窑河不同频率的年径流量及月分配过程。59月径流量占年量的895，当年10月至次年4月径流量占年量的105。78月径流量占年量的55。不同频率下地表径流量月分配见表22。根据大磁窑河不同频率下地表径流量月分配见表，可以得出大磁窑河不同频率下地表径流月平均流量表见表23表22大瓷窑河不同频率下年径流量月分配表单位万M3）表23大瓷窑河不同频率月平均流量表单位M3/S）频率一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月250031003200260113085208521602158304880149009000445000220028007901960274072818591196037401570088003375005700320058006001140370104614220831015400650058224水文资料可靠性分析大瓷窑河流域除具有康乐雨量站雨量资料外，再无其它实测水文资料，因此，分析计算时，采用临近流域莺落峡、鹦鸽咀水文站降水量和梨园堡水文站径流量相关统计参数推算大瓷窑河流域有关成果。康乐雨量站位于大瓷窑河流域上游，莺落峡和鹦鸽咀水文站虽不在该流域内，但地理位置、气候条件、纬度与大瓷窑中下游较为相近，计算流域面雨量时，采用的康乐雨量站、莺落峡和鹦鸽咀水文站的降水量资料，都具有较好的代表性、一致性和可靠性。大瓷窑河流域与梨园河流域虽然流域面积相差较大，但流域特性比较相似，径流成因一致，径流过程相近，因此，方案中大瓷窑流域有关径流量的分析计算成果，根据流域相似性原理，均参照梨园堡水文站相关参数和年径流过程进行推算。梨园堡水文站水文资料系列长，包含了丰、平、枯不同情况，代表性较好；部分资料通过插补频率一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年25841877496862292422832209429142391266398223261184155650601684212650767340188714979932033969742022271895133675152876591561156030579600280138082155413816891561113014延长连续，一致性较好，资料可靠性强。因此，各项计算成果可靠。23工程地质及水文地质231工程地质2311区域地质地形地貌高家庄塘坝工程位于甘州区城西35KM处甘浚镇境内的祁连山北麓，大磁窑河出山口3KM处，南靠祁连山，西北与临泽县相临。工程位于河西走廊凹陷带张掖盆地的南部地带，祁连山前冲洪积扇的扇顶及中部地带。整体地势西南高东北低，西南面以祁连山山前为界，向东北面地势渐低，由山麓的冲洪积扇顶部的砾石戈壁区逐渐过渡到扇中及扇缘地带的细土平原区，地形坡降1/251/80，从顶部向扇缘坡度由陡变缓，海拔14142200。地貌类型主要为山麓裙状洪积扇组成的山前倾斜平原，地势平坦，但地表受雨水洪流的冲蚀作用，细部地形较为复杂。地层岩性工程位于祁连山与龙首山之间的河西走廊内，以祁连山和龙首山山前大断裂为界，形成了张掖盆地的基本地貌形态。张掖盆地自中、新生代以来，由于祁连山和龙首山断块上升，盆地相对凹陷，在流水作用下，盆地内沉积了巨厚的新生代地层。据区域地质资料显示，第四系地层厚度一般400600M，项目区第四系厚度更是厚达900左右，岩性以砾卵石、砂砾卵石、亚粘土、亚砂土为主。中部和南部为上更新统（Q3）砂砾石，砾卵石层，颗粒粗大，北部为中上更新统（Q32）亚砂土，砂砾石，中粗砂等，50M以下分布有（Q2）砂砾石，中细砂，亚沙土等，岩层颗粒由南向北逐渐变细。据物探测量，灌区内第四系厚度4001000M，有西南厚，东北薄的分布规律，南部厚度8001000M，中部张肃公路一带大于1000M，北部400600M。区内第四系分布与岩性特征如表（24）。地质构造及地震工程位于祁吕贺兰山字型构造体系一祁吕弧形褶带西翼；河西构造体系。构造格架为临泽、甘州槽地及一系列断裂的组合。槽地位于祁连山与龙首山之间，展布方向为北西向，槽地内极大部分面积覆盖着第四纪沉积物。断裂分布于槽地两侧均为冲断层，走向与槽地展布方向相同。据中国地震动参数区划图（GB183062001），工程区地震动峰值加速度为1502G，地震动反应谱特征周期为04S。对应地震基本烈度为度。表24第四系分布与岩性特征表地层成因分布岩性特征全新统（Q4）冲洪积（ALPL）湖沼积（LH）风积（EOL）各河（沟）谷的现代河床、漫滩及级阶地砂砾卵石，阶地上部为亚砂土、亚粘土，厚度230M。上更新统（Q3）冲洪积（ALPL）洪积（PL）分布于区内广大平原和河谷、级阶地上部为亚砂土，下部为松散的砂砾卵石。中更新统（Q2）冰水洪积（FGLPL）洪积（PL）分布于山前台地，伏于盆地3070M之下。以微胶结的砾卵石，砂砾石为主。下更新统（Q1）冰水洪积（FGLPL）洪积（PL）出露于南北山前，呈现丘陵台地基座，伏于盆地中上更新统之下。厚层状砾岩、砂砾岩夹砂岩。泥钙质胶结，局部为砂砾卵石，受新构造运动影响地层有一定倾斜。2312库、坝区工程地质条件及评价经布置探坑勘探，库区、坝址区地层岩性主要为第四系全新统冲洪积砂卵砾石层，经探坑勘探揭露，该层厚度35M，沿河道向下游逐渐变厚，青灰色，结构松散稍密，卵砾石成份为变质砂岩、硅质岩、石英岩、砾岩等，分选性和磨圆度较差，呈次棱角次圆状。经取样试验3组平均值颗粒组成为20080MM含量143，8020MM含量484，2010MM含量133，102MM含量104，205MM含量56，05025MM含量42，0250075MM含量35，0075MM含量03，岩性按颗分定名为卵石混合土，不均匀系数616，曲率系数497，天然干密度204G/CM3，紧密干密度216G/CM3，松散干密度175G/CM3，相对密度035，含泥量18，抗剪强度非饱和内摩擦角28030,饱和内摩擦角26031，渗透系数2101CM/S（类比），具强透水性，临界水力坡降035（类比），允许水力坡降023。地下水埋深较深，对工程不产生影响。依据上述试验资料确定的地基允许承载力值为250300KPA，变形模量25MPA。地层承载性能好，是理想的坝基础持力层，不存在地基稳定和沉降变形问题。2313建筑物工程地质条件及评价本次工程的建筑物为进水口和输水洞，进水口布置在塘坝上游上肩，为宽顶溢流16堰进水口，输水洞布置在下坝，为坝下埋管式，其工程地质条件与库、坝区的地质条件一致。基础承载性能好。2314天然建筑材料为降低工程造价，筑坝用天然建筑材料确定在库区内就地取材，其开采运输均方便，运距短，储量与质量均满足要求；块石料可在库区开挖的含漂石砂卵砾石中拣集，储量和质量均满足要求；混凝土粗、细骨料和土工模保护层砂料，选在黑河滩料场，储量与质量均满足要求，平均运距约35KM232水文地质工程区分布于河西走廊南部区，受构造和地貌条件的制约，含水岩层总的规律是自山前至盆地内部，含水层渐厚，地下水埋藏渐浅，颗粒渐细，由单一的潜水含水层渐变为多层的潜水承压水含水综合体。项目区内地下水位埋深200150M。含水层岩性由南向北颗粒逐渐变细，由单一的潜水变成多层结构的潜水承压水。地下水水位位于工程基础以下，对工程建设无影响。地下水水质良好，矿化度一般小于1G/L，水化学类型属HCO3SO42CA2MG2型水，对砼无侵蚀作用。24经济社会情况项目区现有耕地面积1500亩，实际耕种面积在1000亩左右，灌溉配水面积为750亩。项目区现有60户、260口人。项目区以种植业为主，粮食作物主要有小麦、玉米，经济作物主要有胡麻、玉米制种等。其中玉米制种约500亩左右，占实种面积的54。近年来国家西部大开发政策使项目区经济产业得到了很大发展，随着农业节水灌溉和节水型社会建设等项目的顺利实施，使项目区水利工程建设力度加大，步伐加快，水利基础设施明显改善，经济保持稳定的发展势头，农业生产获得全面丰收，农村经济得到全面发展，基础设施建设增速显著，人民生活水平不断提高，据统计，2011年项目区农民人均年纯收入达到5233元。1725水利工程现状及存在的问题251水利工程现状项目区现有甘浚镇高家庄七、八两社，总人口260人，灌溉配水面积为750亩。项目区的灌溉水源为大磁窑河，现有水利工程如下项目区现有支渠一条，为大磁窑二支二分支，全长178KM，从大磁窑二支引水。渠道始建于1986年，经过多年运行，渠坡、渠底冲刷破损严重，完好率不足65；项目区现有斗渠2条，总长32KM，其中总衬砌18KM；现有农渠3条，总长37KM，其中总衬砌1KM。除以上渠道外，项目区无其他水源、灌溉工程。受地理条件限制，项目区的一半以上耕地分散，不能集中成片，田间工程除以上斗农渠外，输水均采用田间土沟，因此，灌溉水利用率较低。根据项目区所属的甘浚水管所测算提供，项目区的灌溉水利用系数仅为048。252项目区灌溉现状大瓷窑河出山口建成无坝取水口一处，建成大磁窑总干渠28KM，大磁窑一支4KM，大磁窑二支18KM，灌溉总面积为5605亩，主要灌溉肃南县东西牛毛村、肃南康乐林场和甘州区甘浚镇五个村的部分农田。根据甘州区、肃南县就大磁窑河达成的“定时不定量”的协议，大瓷窑河灌溉水资源的水权分配方式为每一灌溉轮期19天，其中肃南5天灌溉水权，甘州区14天灌溉水权（含肃南康乐林场）。甘州区14天灌溉水权期内分配给高家庄七、八社的灌溉时间为69小时（约3天）。各村社灌溉面积及每一轮期灌水时长见表25。表25大磁窑河受益村社灌溉面积及灌溉轮期内灌水时长表灌水时长受益单位配水面积（亩）小时天所在渠道甘浚镇东寺村1351000042大磁窑一支甘浚镇西洞村153812250510大磁窑一支甘浚镇甘浚村9655833243大磁窑二支甘浚镇星光村6155833243大磁窑二支甘浚镇高家庄村七八社7506900288大磁窑二支肃南康乐林场3021100046大磁窑二支渠系灌溉100690029大磁窑二支肃南东西牛毛村120012000500合计560545606190018因此，高家庄七、八社只能在规定轮期内进行灌溉，灌溉水量由河道来水量大小随机而定，受此分水协议的限制，项目区750亩农田无法得到适时、适量的科学灌溉。253项目区存在的问题受地理条件，基础设施条件和自然气候条件的制约，项目区还存在以下问题。（1）河源来水不均且无调蓄工程，固定的灌溉轮期造成作物不能保证灌溉。大磁窑河径流集中在每年汛期69月份，由于受降水影响，年内径流量变化很大，河源来水量在各时段很不均匀，46月来水量占全年总量的24，79月来水量占全年的67。项目区无调蓄工程，灌水轮期固定，引水量只与引水时段的来水量有关，水大则多灌，水小则少灌，由天气状况而定，不能根据作物需水量确定。这些现状导致750亩农田无法得到适时、适量的科学灌溉，其中，约有250亩农田不能适时保灌。（2）骨干渠道的老化失修以及田间工程的配套不完善造成水资源的利用率不高。项目区仅有的骨干渠道大磁窑二支二分支建于1986年，年久失修，破损严重，完好率不足65。同时，由于受地理条件限制，项目区的耕地除部分集中外，其余部分较为分散，致使田间配套工程建设受限，田间多为土沟输水，灌水效率低下，灌溉水利用系数仅为048，造成原本有限的水资源浪费严重。193工程建设任务及规模31工程建设的必要性受地理条件限制，项目区灌溉水源完全依靠大磁窑河，无补充水源，由于项目区水资源十分有限，地下水资源因埋藏较深难以开采，所以，水利工程成为当地农业生产和农村经济发展的生命线。该项目区同灌区内黑河灌溉区相比发展较慢，水利基础设施条件相对较差，严重制约了项目区农村经济的协调、健康和可持续发展。因此，必须加快项目区水利建设步伐，在开源没有条件的情况下，实施以节水为中心的小型农田水利工程建设，拟建调蓄工程来解决项目区水资源不能适时、适量配给的问题。该工程的建设是项目区农业生产发展的迫切需要。项目区主要以农业生产为主，近年来，随着惠农政策的实施，基础设施逐步改善，农业科技不断投入，粮食产量逐年增长，农业经济出现了稳步增长的良好势头。但由于项目区水资源十分有限，而现有水利设施破损，水资源渗漏损失大，灌溉水利用系数仅为048，致使有限的水资源不能有效利用。同时，项目区无调蓄设施，受到“定时不定量”的分水方案的限制，作物需水时间和需水量与河源来水时间及来水量存在着很大的矛盾，致使750亩农田无法得到适时、适量的科学灌溉，产量由此受到影响，这严重制约着项目区农业生产的发展，因此，该工程的建设将会帮助项目区调蓄用水，使项目区来水和需水不一致的情况，以及水资源的供需矛盾有所改善，是项目区农业生产发展的迫切需要。该工程的建设是实现项目区农业增效、农民增收的重要保障。该工程作为小型农田水利工程，与大中型水利比较而言，承担的社会、经济责任和作用较小，涉及的利益主体关系简单。但是，它直接作用于项目区的农业生产，为农业生产提供直接服务。该工程的建设是项目区提高粮食生产能力的关键，粮食生产能力提高了，带动农民收入的增加，随即促进了项目区农村经济的发展。综上所述，该工程的建设是缓解项目区水资源供需矛盾，提高水的利用率，实现水资源的可持续利用，改善农业生产水利条件，提高农业综合生产能力，全面建设小康社会的支撑和保障通过该工程的建设实施，可以充分利用土地资源，最大限度地发挥灌溉效益，使项目区人民早日脱贫致富。因此，该工程的建设实施是十分必要的，20也是十分迫切的。32水资源供需平衡分析321水平年现状水平年2011年规划水平年2015年322现状水资源平衡分析3221现状可利用水资源量引水分配原则甘州区、肃南县就大磁窑河有关工程建设和分水时间达成的协议大瓷窑河通过大磁窑总干渠、大磁窑一支、大磁窑二支引水，灌溉总面积为5605亩，主要灌溉肃南县东西牛毛村、肃南康乐林场和甘州区甘浚镇五个村的部分农田。大瓷窑河灌溉水资源的水权分配方式为每一灌溉轮期19天，其中肃南5天灌溉水权，甘州区14天灌溉水权（含肃南康乐林场）。甘州区14天灌溉水权期内分配给高家庄七、八社的灌溉时间为69小时（为2875天）。各村社灌溉面积及每一轮期灌水时长见表25。该塘坝建成后，引水方式严格按照“定时不定量”的分水方案执行。可供水量高家庄七、八社通过大磁窑二支引水。大磁窑二支设计流量为2M3/S，根据大瓷窑河P50来水过程，大磁窑河月平均流量见表23，月平均最大流量为1859M3/S，P50情况下，大瓷窑灌区高家庄七、八社片年可供水能力为19472万M3/A。项目区可供水量年内分配过程见表31，可供水量按月分配表见表32。3222项目区现状需水量项目区人饮工程以实施完成，可满足现状和设计水平年的人畜引水，故项目区现状需水量不考虑人畜需水量，主要为灌溉需水量。主要参数21灌溉设计保证率项目区属干旱地区，依据灌溉与排水工程设计规范GB5028899规定，灌溉设计保证率拟定为P50。灌溉面积据村社提供资料，现有可耕地面积1500亩左右，实际耕种面积在1000亩左右。据水务部门提供资料灌溉配水面积为750亩。设计灌溉面积为750亩。表31高家庄七、八、社现状水平年可供水量明细表月份灌水轮次时段（日期）时长（H）平均流量（M3/S）可供水量（万M3）备注3月冰冻期一轮7日至9日69024974月二轮26日至28日69024975月三轮15日至17日69027671四轮3日至5日6907318136月五轮22日至24日690731813六轮11日至13日6918646207月30日至31日481863214七轮1日21129078月八轮18日至20日69122981九轮10日至12日690379199月十轮25日至27日6903791910月十一轮14日至16日6901639711月十二轮2日至4日69009224灌溉期12月1月2月冰冻期合计82819472表32高家庄七、八、社现状水平年可供水量按月分配表月份4567891011合计可供水量994671362778343888183839722419472灌溉制度根据项目区农作物需水量、需水时间、气象因素、自然条件等试验结果以及作物种类、种植比例、灌水方式、引水时间等确定作物的灌溉制度。现状水平年项目区综合净灌溉定额为4206M3/亩。现状水平年灌溉制度见表33。灌溉水利用系数项目区现状水平年灌溉制度比较落后，管理粗放；渠道老化、田间配套程度低、工程效益差。农业灌溉沿用传统的灌溉方式，水的利用效率不高，根据项目区所属的22水管所测算提供，项目区现状水平年灌溉水利用系数为048。项目区现状需水量项目区现状水平年作物灌溉制度及灌溉水利用系数，计算得灌区各水平年作物灌溉需水量见表33。表33现状水平年项目区灌溉制度表起止时间作物名称种植面积（亩）种植比例灌水次数灌水定额M3/亩灌溉定额M3/亩起止灌水天数天1801704月7日4月9日28751802625月15日5月17日28751803626月22日6月24日28751804627月30日8月1日28751805629月10日9月12日2875春麦135180泡地9040811月2日11月4日2875541755月15日5月17日2875542656月3日6月5日2875543657月11日7月13日2875544658月18日8月20日2875545659月25日9月27日2875玉米40554泡地9042510月14日10月16日2875231904月26日4月28日2875232625月15日5月17日2875233626月22日6月24日2875234627月30日8月1日2875235629月10日9月12日2875油料172523泡地10043811月2日11月4日287551625月15日5月17日287552626月22日6月24日287553627月30日8月1日287554629月10日9月12日2875其他3755泡地9033811月2日11月4日2875合计7501000420583223项目区现状水资源供需平衡分析项目区现状水平年无调蓄工程，项目区现状水平年P50保证率下可供水量和需水量情况及平衡情况见表34。23表34高家庄七、八、社现状水平年水资源供需平衡表月份4567891011合计可供水量994671362778343888183839722419472需水量52010789948586859947596836572余缺水量47340826336976320384436245912900由表34可以看出，现状水平年项目区可供水总量满足灌溉需求，但因无调蓄工程，弃水较多，水资源浪费严重，且五月份缺水408万M3，10月份缺水362万M3，11月份缺水459万M3。323规划年水资源平衡分析本次新建塘坝主要是解决作物需水时间和需水量与河源来水时间及来水量存在不一致的问题。拟建塘坝的库容满足设计灌溉面积750亩的一轮灌溉用水。项目区亩均一轮灌溉净用水量为65M3，规划水平年灌溉水利用系数为059，则750亩的一轮灌溉用水为826万M3，考虑到塘坝的水量损失，按需水量的1折算，塘坝拟建库容应达到836万M3，因此，设计塘坝库容为84万M3。3231径流调节计算塘坝建成后，项目区灌溉期的可供水量可以得到调节，水资源的供需矛盾基本得到解决，750亩耕地的灌溉用水得到满足，塘坝的径流调节计算见表35。由表可看出塘坝建成后，可以解决项目区5、10、11月份缺水的问题。表35塘坝的径流调节计算河道来水来水量用水量月份引水时段（日期）时长（H）平均流量（M3/S）径流量（万M3）可供水量（万M3）灌溉用水量余水缺水塘坝运行情况塘坝蓄水量塘坝水量损失塘坝扣除损失后的量1日至6日1440210377日至9日6902497497197300蓄水30000329710日至25日387022786蓄水30000329726日至28日6902497497323174蓄水4740054694月29日至30日5102367蓄水4740054691日至14日3360273266蓄水47400546915日至17日690276716711078407蓄水0660010665月18日至31日3390273295蓄水066001066241日至2日480731261蓄水0660010663日至5日69073181318135481265蓄水8400088326日至21日38707310170不蓄水84000883222日至24日69073181318134461367不蓄水8400088326月25日至30日1470733863不蓄水8400088321日至10日24018616070不蓄水84000883211日至13日69186462046205484072不蓄水84000883214日至29日38718625914不蓄水8400088327月30日至31日48186321432143112903不蓄水8400088321日2112907907137770不蓄水8400088322日至17日3871216718不蓄水840008832