内蒙古东胜区三台基湖灌溉供水工程可行性研究报告文档格式.docx
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[9]SDJ302-88.水利水电工程环境影响评价规范（试行）.
[10]SDJ14-78.水利水电工程地质勘察规范（试行）.
[11]SL44-93.水利水电工程设计洪水计算规范.
[12]水利水电工程设计工程量计算规定（修改稿）.
[13]SL303－2004.水利水电工程施工组织设计规范.
[14]SL203－97.水工建筑物抗震设计规范.
1.2水文
1.2.1流域概况
三台基湖位于三台基川一级支流羊场壕川和割蛇壕川汇合口下游，主要控制流域包括羊场壕川和割蛇壕川流域。
两条支流均发源于鄂尔多斯市东胜区境内，分别从西北和东北向南汇入三台基川后再向南5km汇入昆都仑川，昆都仑川与铜匠川汇合后流入东乌兰木伦河。
羊场壕川全长约7.1km，流域面积为15.9km2，天然河道平均比降约7‰。
海拔高程在1410～1445m，相对高差35.0m；
割蛇壕川全长约25.0km，流域面积为38.0km2，平均比降13.6‰。
海拔高程在1400～1540m，相对高差140m。
鄂尔多斯高原呈高原侵蚀性丘陵地貌。
地表被黄土和风积沙大面积覆盖。
只在较大的冲沟中才有基岩出露，因受流水等自然冲蚀作用，水土流失严重，树枝状冲沟十分发育，形成沟壑纵横、沟深壁陡、支离破碎的复杂地形，小山洪沟分别从两侧汇入。
三台基湖坝址以上流域内由于鄂尔多斯市城市扩建，已基本全部城区化。
三台基湖上游羊场壕川汇入口处建有三台基水库，控制流域面积为15.9km2，为小
（1）型水库。
三台基川水系情况见工程布置图。
1.2.2气象特征
气象特征值是根据东胜区气象站1960～2000年气象资料系列统计，多年平均气温为7.3℃，历年最高气温为36.6℃（1999年7月），历年最低气温－30.9℃（1971年1月22日）。
全年日照时数为2856～3246小时，多年平均降水量为387.2mm，最大降水量为709.4mm（1961年），最小降水量181.0mm（2000年），多年平均汛期（7～9月）降水量为315.2mm，占年降雨量的78.8%。
多年平均蒸发量为2256.8mm（口径20cm蒸发皿）。
年平均蒸发量约是降水量的5.8倍。
区内风多雨少，全流域盛行西风和西北风，一般风速为2.5～5.2m/s，汛期平均最大风速为14.1m，最大风速为17m/s，相应风向为西北风。
冻结期一般从11月份开始，翌年4月底解冻，最大冻土深为150cm，霜冻期平均为195天。
1.2.3径流
据我院完成的《内蒙古自治区全区水资源综合规划》报告中1956～2000年多年平均径流等值线图查得多年平均天然年径流深32.0mm。
求得三台基川项目建设区集水区域内天然年径流量为172.5万m3，区间天然年径流量为121.6万m3。
另据阿腾席热水文站1985～2000年（缺测1997年）径流系列计算多年平均天然年径流量为1098万m3，相应径流深为32.5mm。
1.2.4洪水
1.2.4.1洪水特性
本流域的洪水主要是由暴雨形成，大暴雨多发生在7、8两个月，由于流域下垫面为黄土高原区，小雨时几乎全部入渗消耗，基本不产流；
大暴雨时，汇流速度快，历时短，洪水陡涨陡落，一次洪水历时最多不超过两天，并且洪水过程线多为尖瘦型洪峰。
1.2.4.2设计洪水
（1）设计洪峰流量
三台基川无实测洪水资料，本次设计根据《内蒙水文手册》中的地区综合法和推理公式两种方法进行洪峰流量的分析计算。
方法一:
地区综合法，即地区经验公式：
按照以上方法，计算三台基湖入湖洪峰流量成果见表1-2-1。
表1-2-1东胜区三台基湖设计洪峰成果表（方法一）单位：
m3/s
控制断面
F（km2）
Cv
Cs/Cv
Q均
Q1%
Q2%
Q5%
Q10%
Q20%
两库区间
38.0
1.35
2.5
161.3
1071
861
594
403
235
全流域（坝址以上）
53.9
203.9
1354
1089
750
510
298
（2）由暴雨资料推求设计洪水（方法二）
由上述方法计算各控制断面洪水成果详见表1-2-2。
表1-2-2 东胜区三台基湖设计洪水成果表（方法二）单位：
486.4
359.9
198.5
114.5
56.3
全流域（坝址以上）
761.4
567.5
321.6
191.8
100.3
（3）设计洪水成果的分析
1）天然河道洪水
由上述两种方法计算的三台基川各断面设计洪水结果存在较大差别，为减小两种方法计算成果产生的误差，本次将两者计算结果加以算术平均，得到所求断面设计洪水成果。
见表1-2-3。
表1-2-3 东胜区三台基湖设计洪水成果表（采用平均值）单位：
779
611
396
259
146
1058
828
536
351
199
2）最大24小时洪量
本河流洪水峰高量小历时短，洪量统计时段选择最大24小时。
由于项目区无实测洪量资料，本次设计采用两种方法进行计算。
方法一：
《内蒙水文手册》中的地区综合法，即：
按以上方法，计算水库最大24小时设计洪量，成果见表1-2-4。
方法二：
径流系数法，即按设计暴雨产生洪水进行计算：
表1-2-4三台基湖入湖最大24小时洪量设计成果表
控制断面
流域面积（km2）
方法
标准（P）
设计洪量（万m3）
两库区间
地区综合法
百年一遇
675.9
二十年一遇
443.4
径流系数法（采用）
374.6
250.9
890.8
493.8
628.9
355.8
由上表可见，方法一比方法二计算成果大约50%～80%，原因是方法一根据邻近流域测站所得综合方法，由于集水面积相差悬殊导致计算结果偏差较大；
而方法二则是根据流域现状下垫面变化而确定的洪峰径流系数，较符合实际。
所以，本次设计采用方法二的计算成果。
1.2.5泥沙
据《内蒙古自治区水土保持支沟骨干工程技术手册》查得，鄂尔多斯市天然植被状况多年平均输沙模数为7000～10000t/km2·
a。
三台基川上无实测泥沙资料。
而且现状市区内已经基本全部平整硬化，正在兴建区域可能在雨水产汇流过程中挟带少量泥沙，坝址以上河道整治设计在各个雨洪进入河道的入口处设置沉沙池，将雨水中的泥沙在进入河道前进行沉降，入库泥沙甚微，忽略不计。
另外，三台基湖位于鄂尔多斯市内，难免有生活垃圾进入湖区，而且该库兼有市区景观作用。
所以，每次在大水过后，水库运行至低水位时，应进行人工清淤，湖区淤积面不超过堰顶高程。
1.2.6下游水位流量关系
三台基湖建成后，入库洪水由溢洪道下泄。
根据我院2008年实测的1/500地形图及大横断面资料。
水库溢洪道出口处河道水位～流量关系采用曼宁公式计算河道断面的过流能力。
1.2.7冰情
据邻近流域水文站冰情资料统计，每年开河一般在3月中、下旬，封冻11月中、下旬，封冻天数多年平均约为116天，最长为140天左右，最短的仅90天左右，历年最大冰厚0.80m左右。
据调查了解，本流域河段内历史上没有发生过冰塞、冰坝现象。
1.3工程地质
1.3.1区域地质
本区为鄂尔多斯高原的一部分，区内海拔高度在1300～1500 m，东胜区、伊金霍洛旗一带，地形切割明显，相对高差在200 m左右，长岭纵横，川谷交织，构成岭壑纷繁的崎岖景观。
地貌类型以剥蚀丘陵地貌及河流侵蚀堆积地貌为主。
本区域的地层主要为中生界白垩系，新生界第三系和第四系地层。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工作区地震动峰值加速度为0.10 g，相当于地震基本烈度Ⅶ度区，地震动反应谱特征周期为0.45 s。
1.3.2库区工程地质条件
三台基水库下库位于鄂尔多斯市东胜区南郊，三台基水库下游，库尾为三台基水库。
库区地貌类型以剥蚀丘陵地貌及河流侵蚀堆积地貌为主，右岸分布有人工堆积地貌。
库区两岸为缓坡丘陵，高程在1410.00 m以上。
丘陵顶部呈浑圆状平台，连绵起伏，基底由第三系上新统（N2）地层及白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）与第三岩段（K1y3）地层构成。
羊场壕河为河流侵蚀堆积地貌，河谷宽缓呈“∪”型谷，切割深度10.0～15.0 m左右，谷底宽约200.0～400.0 m，地形倾向下游。
河床窄浅不发育，只有在夏秋季节雨后有水流出现；
漫滩宽广，坝址区上下游均建有居民住宅及小型厂房。
库区左岸河谷较发育，在库区左侧靠上游发育有羊场壕河的一级支流——割蛇壕河，河谷宽约200.0 m左右；
在拟选坝址左坝肩上游约50.0 m左右发育有一条较大冲沟，沟口宽约150.0 m左右；
在拟选坝址左坝肩下游约50.0 m左右发育有一条小冲沟，该冲沟是溢洪道区的主要不良物理地质现象。
库区出露地层主要为白垩系下统伊金霍洛组第二岩段、第三岩段、第三系上新统和第四系上更新统——全新统、第四系全新统洪冲积层、第四系全新统残坡积层及第四系全新统人工堆积层。
1.3.3坝址区及建筑物工程地质条件
1.3.3.1坝址区（推荐方案）工程地质条件
三台基水库下库拟选坝址位于鄂尔多斯市东胜区南郊，三台基水库下游约1.60 km处，河谷呈南北向，北高南低，倾向下游，河谷宽缓呈“∪”型谷，谷底宽约411.50 m，高程在1394.0～1400.0 m。
地貌类型以剥蚀丘陵地貌及河流侵蚀堆积地貌为主，右侧分布有人工堆积地貌。
河谷左岸为缓坡丘陵，坡顶高程在1420.00 m以上，丘陵顶部呈浑圆状平台，连绵起伏，由第三系上新统（N2）地层构成；
河谷右岸为人工堆积平台和缓坡丘陵，近河谷侧为人工堆积平台，台面高程在1406.00～1406.50 m，高出坡底地面约11.40 m，宽约75.0 m；
平台右侧为缓坡丘陵，高程在1414.00 m以上，由白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）地层构成。
漫滩宽广，建有居民住宅及小型厂房。
坝址区地层主要为白垩系下统伊金霍洛组第二岩段、第三系上新统和第四系全新统洪冲积层、第四系全新统残坡积层及第四系全新统人工堆积层。
白垩系下统伊金霍洛组第二岩段于右坝肩丘陵区和左坝肩下部出露，据钻孔揭露，该套地层为整个坝址区的基底地层。
岩性上部为棕红色泥岩，湿，可塑～硬塑，断面可见蜡状光泽，呈柱状，局部含砾，砾径一般为1～4 cm，层底高程1402.96～1406.68 m；
下部为灰紫、灰白、灰黄、灰褐、灰兰、灰绿色砂岩和砂砾岩，以砂砾岩为主，大小混杂，泥质胶结，具交错层理，钻孔未揭穿该层。
第三系上新统于左坝肩丘陵区出露，不整合于白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）砂岩之上，岩性为棕黄、棕红色泥岩，稍湿～湿，可塑～硬塑，呈柱状，局部夹砂砾。
钻孔揭露厚度7.80～9.30 m，层底高程1403.06～1405.09 m。
第四系全新统洪冲积层分布于羊场壕河道，钻孔揭露厚度3.00～7.60 m，层底高程1388.82～1392.05 m，岩性以粉土质砂及级配不良砾为主，夹有低液限粘土透镜体。
据钻孔揭露，粉土质砂，灰褐、灰黄色，稍密～密实，稍湿～饱和，含砾石，主要分布于河谷左侧；
级配不良砾，灰褐、灰黄色，稍密～密实，湿～饱和，卵砾石磨圆一般，主要分布于河谷左侧底部及河谷右侧，只有ZK6钻孔未揭露该层；
低液限粘土，浅黄色，湿，可塑，含砂，该层只于ZK6钻孔0.90～2.40 m深度范围内被揭露，主要呈透镜体状分布。
1.3.3.2溢洪道工程地质问题
溢洪道位于左坝肩剥蚀丘陵地貌单元上。
据钻孔揭露，表层为0.80～1.00 m厚的第四系全新统残坡积（Q4edl）低液限粉土，下部依次为第三系上新统（N2）泥岩、白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）砂岩及砂砾岩，泥岩揭露厚度2.70～7.80 m，层底高程1401.09～1403.92 m；
砂岩揭露厚度2.00～2.70 m，层底高程1399.09～1401.62 m；
在钻孔20.0～25.0 m深度范围内未揭穿砂砾岩层。
据ZK2、ZK3钻孔揭露，堰基段白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）砂岩层顶高程1403.06～1404.59 m，层底高程1399.59～1400.36 m。
由于砂岩的性状优于泥岩，建议将堰基直接坐落于砂岩上。
据ZK12、ZK13钻孔揭露，第三系上新统（N2）泥岩层底高程1401.09～1403.92 m，白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）砂岩层底高程1399.09～1401.62 m，泄槽段、消力池基底直接坐落于白垩系下统伊金霍洛组第二岩段（K1y2）砂岩、砂砾岩上。
建议砂岩、砂砾岩与混凝土的抗剪断强度取值为f′= 0.50，C′= 0.15MPa。
1.3.4天然建筑材料
铜匠川土料场位于三台基水库下库东部偏南，铜匠川上游段右岸两条冲沟之间的第三系上新统（N2）高台，东胜南绕城高速公路东段南约0.90 km处，东距旧109国道与东胜南绕城高速公路交汇处约1.60 km，运距约10.0 km。
料场地形较平坦，便于大型机械开采，可通行大型运输车辆，交通便利；
地下水位埋深大，在3.90 m勘探深度范围内未见地下水，无用层薄，开采条件良好。
由于坝址附近没有砂砾料场，因此选择美岱沟口南的砂砾料场作为砂砾料场。
铜匠川土料场岩性为第三系上新统（N2）棕黄、棕红色低液限粘土，局部含砂，不整合于白垩系下统伊金霍洛组第二岩段地层（K1y3）之上，表层长有植被，本次勘探未揭穿有用层，据区域资料，该层厚约4.0～6.0 m。
料场面积32.0×
104 m2，有用层平均厚度3.06 m，有用层储量为97.92×
104 m3；
无用层（表层）厚度0.30 m，无用层体积为9.60×
104 m3。
罕台川砂砾料场位于东胜区西北，大布芦沟与罕台川交汇处，大布芦沟沟口，岩性为第四系全新统洪冲积（Q4pal）砂砾石，灰黄色，分选一般，磨圆度中等。
料场地形平坦、开阔，便于开采，为已开采料场。
运距约30.0 km，其中10.0 km为川间土路，20.0 km为柏油公路，交通较为便利。
料场分布面积8.0×
104 m2，勘探深度平均为2.50 m，储量20.0×
104 m3，为水上开采，2.50 m以下见地下水。
本次调查共取样3组作室内试验，根据室内颗分试验结果，净砂含量为62.7 %，净砾含量为37.3 %，则净砂储量为15.96×
104 m3，净砾储量为9.31×
西边墙块石料场位于包头市青山区北部西边墙村西北约2.50 km，大青山银匠沟左侧一条小冲沟内，岩性为片麻岩。
调查料场面积1.0×
104 m2，开采高度10.0 m，调查储量10.0×
104 m3，为已开采料场。
运距约120.0 km，其中有2.0 km的交通便道，其余为柏油公路，交通便利。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程任务和作用
内蒙古东胜区三台基湖工程任务是拦蓄中水、供水、灌溉、景观功能及兼顾防洪。
1.4.1.1作用
该工程建成后，拦蓄羊场壕河、罕台川排向下游的中水，可提供330.7万m3用水量，可作为供水或灌溉的水源。
该工程建成后，对东胜区南端周围的生态环境可以进一步改善。
1.4.1.2防洪
工程建成后可使扬场豪河防洪能力达到20年一遇洪水标准，达到规范要求。
1.4.2工程规模
1.4.2.1死水位
水库死水位的选择是依据水库的运用方式决定的。
本设计不考虑泥沙淤积，库区河底高程1394.0m即为死水位。
1.4.2.2正常蓄水位
正常蓄水位是根据径流调节确定，而三台基湖没有兴利要求，本次设计不作径流调节计算，而是根据洪水调节反算起调水位，即确定水库正常蓄水位。
经不同方案洪水调节，最后确定正常蓄水位为1405.0m。
1.4.2.3洪水调节计算及防洪特征水位的选择
本次调洪按下面三个方案分别进行计算：
方案一：
水库同时设置泄洪洞和溢洪道进行泄洪。
泄洪洞为3×
3m，洞底高程为1395.5m；
溢洪道型式为宽顶堰，堰顶高程取与正常蓄水位1405.0m相同，宽度为12m。
水库的泄流曲线见图4-2。
方案二：
溢洪道型式为宽顶堰，堰顶高程取与正常蓄水位1405.0m相同，宽度为15m。
水库的泄流曲线见图4-3。
方案三：
溢洪道型式为宽顶堰，堰顶高程取与正常蓄水位1405.0m相同，宽度为18m。
水库的泄流曲线见图4-4。
方案四：
水库仅设开敞式溢洪道泄洪。
溢洪道型式为驼峰堰，堰顶高程取与正常蓄水位1405.0m相同，宽度为18m。
调洪成果见表1-4-1。
表1-4-1东胜区三台基湖各方案调洪成果表
方案
项目指标
单位
方案一
方案二
方案三
方案四
（采用）
入库洪水
校核洪峰（1％）
840.0
W24（1％）
104m3
设计洪峰（5％）
425.0
W24（5％）
泄洪洞
尺寸
m
3×
3
无
溢洪道
堰顶型式
宽顶堰
驼峰堰
堰顶高程
1405.0
溢洪道宽度
12.0
15.0
18.0
库水位
死水位
1394.0
正常高水位
设计洪水位
1408.11
1407.97
1407.81
1408.31
校核洪水位
1410.21
1409.99
1409.74
1410.38
水库库容指标
死库容
兴利库容
178.0
调洪库容
160.0
151.0
142.0
175.0
下泄流量
设计水位
156.2
173.0
186.8
173.8
校核水位
283.6
321.7
352.2
359.1
1.5工程布置及主要建筑物
1.5.1工程等别、建筑物级别和洪水标准
内蒙古东胜区三台基湖工程的任务是拦蓄中水、供水、灌溉、景观功能及兼顾防洪。
按照枢纽承担任务，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，确定本工程为Ⅳ等工程，工程规模为小
（1）型，主要建筑特物级别：
大坝、溢洪道为4级建筑物；
次要建筑5级；
临时建筑物为5级。
1.5.2洪水标准
工程区为丘陵地区，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准按平原、滨海区标准确定，及工程永久建筑物（大坝、溢洪道）洪水标准取4级建筑物平原区洪水标准上限，即设计洪水标准为20年一遇洪水，相应设计洪峰流量2520 m3/s；
校核洪水标准为100年一遇洪水，相应的设计洪峰流量为5230 m3/s。
下游防洪标准确定为20年一遇洪水，相应设计洪峰流量1760 m3/s。
消能防冲建筑物设计洪水标准根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）规定，确定为20年一遇洪水。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工作区地震动峰值加速度为0.10 g，相当于地震基本烈度Ⅶ度区，工程抗震设防烈度确定为7度。
1.5.3工程选址
本次工程选址，采用1:
2000地形图，经过现场查勘，根据地形条件，对羊场壕河有条件或适宜布置大坝、泄洪等建筑物初步选定了两个坝址，及上坝址、下坝址。
两个坝址工程量、库容及水位等方面综合分析选择上坝址为推荐坝址。
1.5.4工程布置
1.5.4.1坝型选择
根据筑坝材料
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