瑶镇水库初步设计报告.docx
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瑶镇水库初步设计报告
瑶镇水库初步设计报告
1综合说明
1.1绪言
瑶镇水库位于榆林市神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇村附近，枢纽距榆神二级公路约17km，距神木县城约50km，神木至尔林兔公路从坝肩通过，交通比较方便。
神木县位于陕北北部，地处毛乌素沙漠东南边缘，干旱少雨，风沙严重，年平均降水仅为380mm，年平均蒸发量却达1789.7mm。
干旱缺水是制约该区工农业生产和经济发展的主要因数。
神木县是神府煤田和陕北能源重化工基地的重点地区，随着煤矿和能源重化工基地的建设和规划，区域水的供需矛盾将日益突出。
神木县又是陕北能源重化工基地的重点县，基于这种情况，神木县计划梯级开发秃尾河水资源，进一步提高秃尾河水资源利用率，计划修建瑶镇水库和采兔沟水库，加强水资源统一调配管理，以满足工农业生产的用水和城镇居民生活用水。
瑶镇水库枢纽是提高秃尾河水资源利用率梯级开发规划中的第一级控制工程，建设瑶镇水库枢纽工程，对解决区域经济开发、城镇居民生活以及生态环境用水的需要具有重要作用。
受神木县水电局的委托，我院于2001年2月进行瑶镇水库可行性研究阶段的设计工作，编制可行性研究报告。
2001年4月，在西安召开瑶镇水库枢纽工程可研审查会，2001年5月陕西省水利厅以陕水计[2001]105号文发了“关于神木县瑶镇水库枢纽工程可行性研究报告审查意见的函”，同年同月陕西省计委以陕计农经[2001]493号文转发了“关于神木县瑶镇水库枢纽工程可行性研究报告的批复”。
通过了可研报告，同意建设瑶镇水库枢纽工程，并要求抓紧完成枢纽工程的初步设计工作，同时结合锦界工业区和神榆矿区建设进展情况，做好供水的前期工作。
依据陕水计发[2001]105号文发的“关于神木县瑶镇水库枢纽工程可行性研究报告审查意见的函”和陕西省计委以陕计农经[2001]493号文转发的“关于神木县瑶镇水库枢纽工程可行性研究报告的批复”的精神，开展瑶镇水库枢纽工程初步设计阶段的工作。
1.2水文
秃尾河流域位于东经109°40′～110°30′，北纬38°10′～39°05′之间，属黄河一级支流，流域长度100km，流域宽度40km为羽状水系，河流长度133.9km（包括宫泊沟长度23km），河流高差512.3m比降3.83%0，总流域面积3373km2。
100km2以上支流右岸6条，左岸3条。
秃尾河发源于神木县西部风沙滩地中的湖泊海子，瑶镇水库坝址位于神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇乡附近。
干流在沟岔村以上分为两支，左支称宫泊沟，源自北部的宫泊海子，长23.4km，流域面积323km2；右支称圪丑沟，源自大海子，长19.5km，流域面积410km2。
沟岔村至瑶镇水库区间流域面积37km2，水库控制流域面积为770km2。
流域平均气温7.8oC，最高月（七月）平均气温23.9oC，最低月（元月）平均气温-9.8oC，年平均日照2871小时，年平均水面蒸发量1431.8mm，年平均降水380mm，年平均无霜期175天，年平均冰封期84天，最大积雪深度120mm，水温>15oC以上150天，最大风速19m/s，年最大冻土深146cm。
径流分析根据乌鸡滩实测十年径流量系列，推算瑶镇水库十年径流系列，然后对瑶镇水库径流系列作频率计算，计算Cv=0.14，采用0.16，Cs=2.5Cv，十年平均径流量w=9125万m3。
神木县以及陕北北部风沙区是我省四个暴雨中心地区之一，短历时暴雨出现频次高，强度大。
特别是汛期七、八月份暴雨是经常性的天气现象，年降雨量的绝大部分由暴雨组成。
榆林市北部陕蒙交界处什拉淖1977年8月1日8小时降雨1050mm，强度之大陆上罕见。
但是风沙区由于受地形、地貌、下垫面条件的制约，尤其是秃尾河上游，暴雨虽多，却很少形成较大洪水。
经计算瑶镇水库枢纽工程坝址处的洪峰流量和洪量如下表1—1。
表1—1瑶镇水库洪峰、洪量频率计算成果表
频率（%）
0.1
0.2
0.5
1
2
10/3
5
10
洪峰流量（m3/s）
267
227
177
139
104
79
62
36
一日洪水总量（万m3）
491
411
310
238
171
118
94
49
三日洪水总量（万m3）
756
643
499
393
296
224
179
106
瑶镇水库属沙漠水库，河水主要由沙漠渗水形成，泥沙主要为河床质。
根据实测资料，瑶镇水库坝址处多年平均输沙量为6.7万m3。
1.3地质
瑶镇水库所控制的流域位于毛乌素沙漠南部边缘，大面积覆盖风积粉细砂形成的新月形沙丘，表面经多年人工改造，长有草本科为主的植物。
沙丘多为连续带状分布，相对高差10～20m，呈半移动状态。
地面高程1170～1190m，秃尾河低于两岸沙丘40余米，切割基岩最大深度约20m。
地层岩性较单一，基岩局部出露，其余都为第四系松散堆积物覆盖。
区域基本地震烈度为6度，有史以来未发生过较大地震，无水库诱发地震的可能。
地下水主要埋藏于各类成因松散土、砂层中，埋深不等，在河谷为数米，两岸沙丘一带达20余米，大气降水补给，有统一水质，水量较丰，排泄于河流。
库区地形开阔平坦，谷宽140～400m，两岸为宽阔沙丘、沙梁，高出河床40m左右，左缓右陡。
库区在构造上处于华北台地的鄂尔多斯台地向斜东翼，中生代以来各期构造运动对本区影响甚弱，地层产状近于水平，未发现断层，是一个相当稳定的地台地区。
库区埋藏有一古河道，展步呈弧形，上游NE向缓变为SW，绕过下游坝址右岸，以SE向下游神树沟出口,通过右岸长度约3.5km，宽1.6km，为一渗漏通道。
1.4工程任务和规模
神木县地处毛乌素沙漠东南边缘，干旱少雨，年平均降水仅为380mm，年平均蒸发量却达1789.7mm。
干旱是制约工农业生产发展的关键。
随着神府煤田的建设和发展以及陕北能源重化工基地的规划建设，地方经济迅速发展，城镇人口急剧增长，工农业用水和城镇居民生活用水的矛盾也日益尖锐。
神木县又是陕北能源重化工基地的重点县，基于这种情况，神木县计划梯级开发秃尾河水资源，进一步提高秃尾河水资源利用率，计划修建瑶镇水库和采兔沟水库，加强水资源统一调配管理，以满足工农业生产的用水和城镇居民生活用水。
瑶镇水库是一座以城镇供水为主，兼顾农业灌溉、生态用水等综合利用的中型水利工程，是解决神木县锦界工业区工业用水和城镇居民生活用水的有效工程措施，同时兼顾瑶镇水库以下和采兔沟水库以上的农田灌溉面积3500亩，其中稻田1000亩，水浇地2500亩以及瑶镇水库以下公草湾处0.9万亩的生态林用水。
瑶镇水库总库容为1060万m3，属中型水库，根据《防洪标准》（GB50201—94），水库枢纽定为三等工程，主要建筑物为三级建筑物，次要建筑物为四级建筑物，临时建筑物为五级建筑物。
水库大坝为浆砌石坝，防洪标准为50年一遇设计，相应的洪峰流量为：
Q=104m3/s；500年一遇校核，相应的洪峰流量为：
Q=227m3/s。
1.5工程布置及主要建筑物
坝轴线处河谷为“U”型断面，河床无覆盖层，基岩裸露，河床两岸基岩高程不等，左岸1158.58m，右岸1152.0m。
根据地形地质条件，河床段布置32m宽的溢流坝段，左岸接74m长非溢流重力坝段，右岸接18m长非溢流重力坝段及190.5m长砂坝段。
砂坝与重力坝之间用扶臂式钢筋砼挡土墙分隔。
坝基最低高程为1135.5m，最大坝高27.94m。
泄流方式为坝顶溢流，溢流坝面由上游三园弧曲线，堰顶WES曲线，接1:
0.8的斜直线与下游反弧曲线连接而成。
溢流坝采用挑流消能，挑射角为20度，挑坎高程为1043.8m。
为防止流量跌落冲击坝脚，紧贴坝脚设置钢筋砼护坦。
排砂底孔布置在左岸非溢流坝段中，进口底板高程为1145m。
正常高水位时，下泄流量为36m3/s。
引水洞位于左岸非溢流坝段，进口底板高程为1150m，最大引水流量为3.3m3/s。
1.6金属结构
瑶镇水库的金属结构主要是排砂底孔和引水洞的工作闸门和检修闸门。
排砂洞的进口闸室内，距坝轴线的上游侧0.75m处设有一扇2m×2.5m的事故检修闸门,距坝轴线的下游侧0.85m处设有一扇2m×2m的工作闸门,两个闸门的设计水头均为17m,门槽深度45cm,门槽宽度50cm。
引水洞的进口底槛高程为1150.00m,在坝轴线的上游侧0.75m处设有一扇1×1.7—12m平面事故检修闸门,在坝轴线的下游侧0.85m处设有一扇1×1.2—12m平面工作闸门,两闸门的设计水头均为12m,门槽静距1.6m,门槽深度为45cm,门槽宽度为50cm。
进口并设有一扇拦物栅，拦污栅与事故检修闸门共槽。
引水洞正常引水时，拦污栅置于事故检修闸门孔口内用以拦污，如出现事故和需要维修时事故闸门动水下门后进行维修。
1.7施工
工程所在地降雨稀少，冬春干旱少雨雪，夏秋之交降雨集中且多以暴雨出现，但由于下垫面平坦疏松覆盖层厚，降水入渗条件好，虽降大雨但径流增加甚微，故而出现了“多暴雨、少洪水”的状况，据榆林地区院所做历史调查洪水，解放后至今，发生最大洪水在1995年，据测算仅为13m3/s，刚出主槽上了滩面，由此可见，河道洪水很小，对施工有利。
本工程施工对外交通主要靠神木至尔林兔地方公路，该公路穿越坝址左坝肩，距榆（林）神（木）二级公路约17km，对外交通尚属便利，坝址处场地开阔，对内施工道路修筑容易，唯跨秃尾河须修筑一座桥（或过水路面），作为联系两岸交通之用。
跌水崖水电站的10kv输电线路从左坝肩通过，可作为该工程施工期的电源，电力供应有保证。
根据本工程主体建筑物的级别及导流建筑物的使用年限、围堰工程规模、失事后果等因素，按水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338—89）表2.2.1的规定，本工程导流建筑物的级别定为V级。
又据导流建筑物（挡水围堰采用土围堰）的类型与级别，导流建筑物的洪水标准按规范表2.2.2的规定，经综合研究导流建筑物洪水采用5年一遇作为设计标准。
据水文分析计算得该标准的洪水流量为14.5m3/s。
根据坝址处地形、河道水文、永久建筑物布置型式及主体工程施工方法和安排等因素统筹考虑，工程施工导流拟采用河道断流底孔泄流的导流方式。
即修筑上、下游围堰以截断水流，利用非溢流坝段设置的冲砂洞与放水洞联合泄流。
根据工程规模拟定本工程整个施工工期为二年，净施工期22个月。
其中第一年前三个月（一月～二月）为施工准备期，完成开工前的道路，施工房建，风水电系统，通讯系统等准备工作。
主体工程施工分为截流前局部施工及截流后全面施工两个阶段。
主体工程于第一年三月开工，至第二年十一月底完工，共计21个月。
1.8水库淹没处理及工程永久占地
瑶镇水库库区上游范围开阔，有大片肥沃土地和林草植被，库区范围内主要有瑶镇、乌鸡滩、沟岔等9个行政村，1381户，5493人，其中农业人口4992人。
农耕地16244亩，其中水地14735亩，旱地1509亩；草地12224亩，林地24810亩，（其中用材林293亩）。
区内所有水地均为旱涝保收田，粮食产量较高，平均亩产500kg左右，农业生产以粮为主，林牧兼顾，人均经济收入690元，群众的温饱问题初步得到解决。
移民安置，结合当地实际，因地制宜进行开发，规划新居民区三片，住宅区平整荒沙地160亩；计划在库区左岸恢复乌讨害灌溉工程，发展水浇地3200亩（其中农田防护林及道路占地530亩）；在边老楞建滚水坝一座，U型砼干渠12.3km，退水闸3处，人行桥22座（跨度1.28m的18座，跨度0.9m的4座），U型砼支渠1.8km，田间U型砼渠9.14km，可满足乌鸡滩、瑶镇两个村717人，192户群众农业生产的需要，保证人均水地2亩以上，其中牧草地1亩。
同时利用青草压肥，提高粮食单产。
对库区沟岔村的生产用地，在该村发展井灌工程，新开垦水地450亩，新打机井（50m以内）9眼，输电线路、变压器等一次配套。
淹没投资概算费用为804万元。
1.9环境保护
瑶镇水库功能主要是供水、灌溉和生态环境用水，因此，该工程的兴建具有一定的经济效益、环境效益和社会效益。
该库的建设在环境影响上主要反映在水库淹没、塌岸与浸没、施工期影响等方面，但这些影响均可采取一定措施予以减缓，所以不存在制约本工程建设的重大环境影响问题。
只要在认真落实有关环保设计中的治理措施和建议的情况下，瑶镇水库的兴建不会给环境带来负面影响。
1.10工程管理
神木县水电局全面负责瑶镇水库枢纽工程的实施，下设神木县瑶镇水库枢纽工程开发有限公司，具体负责工程的筹建。
工程竣工后，设立神木县瑶镇水库枢纽工程供水公司，负责工程管理和维护、运行、城镇工业生活以及灌溉和生态林的用水调度等运行管理任务，并接管工程建设期的所有债权、债务。
编制人员25人。
工程管理区主要是枢纽工程和库区绿化以及生产和生活区，根据工程定编人数，参考有关规定，规划管理单位生产、生活用房面积500m2，配备生产工具车、生活车各一辆，机动船一艘等。
通讯采用有线通讯网络，辅以无线通讯，以确保联络通畅，调动灵活。
1.11设计概算
瑶镇水库枢纽工程拟按省颁标准，编制年价格水平，专业队伍机械化施工考虑。
执行省计委陕计项目（2000）1045号文批准颁发的《陕西省水利水电工程概（预）算编制办法及费用标准》等文件进行编制。
计算结果瑶镇水库枢纽工程的静态总投资为4097.83万元，总投资为4236.38万元。
水工建筑物的静态总投资为3198.48万元，总投资为3289.07万元。
1.12经济评价
经济评价结果：
⑴国民经济评价
经济内部收益率为16.47%＞12%
经济净现值1023万元
效益费用比1.22＞1.0
⑵财务评价
财务内部收益率12.8%＞7%
财务净现值2411万元
投资回收年限7.5年
1.13附工程特性表
工程特性表中的数值为推荐方案的数值。
瑶镇水库工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
一、水文
1.流域面积
Km2
3373
秃尾河流域总面积
坝址以上流域面积
Km2
770
2.利用水文系列年限
年
10
实测10年，缺月插补
3.多年平均径流量
万m3
9125
4.代表性流量
调查历史最大流量
m3/s
13
1995年7月31日
设计洪水流量
m3/s
104
P=2%
校核洪水流量
m3/s
227
P=0.2%
施工导流流量
m3/s
14.5
P=20%
5.洪量
设计洪水流量（三天）
万m3
296
校核洪水流量（三天）
万m3
643
6.泥沙
悬移质年输沙量
万t
10.64
1991年实测
二、水库
1．水库水位
设计洪水位
m
1161.20
校核洪水位
m
1161.82
正常蓄水位
m
1160.5
死水位
m
1154.60
瑶镇水库工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
2.正常蓄水位时水库面积
Km2
1.715
3.回水长度
Km
4.9
4.水库容积
总库容
万m3
1060
正常蓄水位以下库容
万m3
821.75
调节库容
万m3
621.75
死库容
万m3
200
终极库容120万m3
三、工程效益
1.城镇供水
日供水量
万m3
17.14
保证率
95%
年供水总量
万m3
6257
2.农田灌溉
灌溉面积
万亩
0.35
稻田和水浇地
保证率
75%
年用水总量
万m3
309.42
灌溉水利用系数0.6
3.生态林
生态林面积
万亩
0.9
年用水总量
万m3
270
四、淹没损失及工程永久占地
1.淹没耕地
亩
1204
2.迁移人口
人
170
3.淹没区房屋
m2
3845
瑶镇水库工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
4.淹没区公路长度
km
1.65
5.淹没区10kv线路长度
km
3.1
6.浸没耕地
亩
500
五、主要建筑物
1.挡水建筑物
浆砌石坝、沙壳心墙坝、地基分别为：
砂岩、砂壤土
地震烈度
度
6
坝顶高程
m
1163.4
最大坝高
m
27.9
坝顶总长度
m
315
左岸长
m
74
右岸长
m
209
2.泄水建筑物
溢流堰、地基为长石砂岩
堰顶高程
m
1160.5
溢流段总长度
m
32
净溢流长度30m
最大单宽流量
m3/s-m
3.43
设计泄洪流量
m3/s
39.92
校核泄洪流量
m3/s
103.10
消能方式
挑流消能
瑶镇水库工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
3.引水建筑物
设计引用流量
m3/s
2.5
最大引用流量
m3/s
3.3
进口底板高程
m
1150
平板钢闸门
扇
2
4.冲砂洞
进口底板高程
m
1145
平板钢闸门
扇
2
下泄流量
m3/s
36
正常蓄水位时
六、施工
1.主体工程数量
明挖土方
m3
37783
明挖石方
m3
21516
填筑土石方
m3
46232
浆砌石方
m3
27924
砼及钢筋砼
m3
10069
金属结构安装
t
193
2.主要建筑材料
木材
m3
54
水泥
t
6920
钢筋
t
203
砂子
m3
14524
石子
m3
9035
瑶镇水库工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
块石
m3
30162
3.所需劳动力
工日
88723
4.施工临时房屋
m2
600
5.施工动力
kvA
50
来源于坝下跌水崖电站
6.对外交通：
公路
距离
km
37
运量
万t
2.0
主要运坝体块石
7.施工导流方式
分期导流
9.施工期限
年
2
八、经济指标
1.经济指标
总投资
万元
4236.38
静态总投资
万元
4097.83
2.综合利用经济指标
经济内部收益率
%
16.47
财务内部收益率
%
12.80
2水文
2.1流域概况
秃尾河流域位于东经109°40′～110°30′，北纬38°10′～39°05′之间，属黄河一级支流，流域长度100km，流域宽度40km为羽状水系，河流长度133.9km（包括宫泊沟长度23km），河流高差512.3m比降3.83%0，总流域面积3373km2。
100km2以上支流右岸6条，左岸3条。
根据地形地貌条件，秃尾河河流分为上、中、下三段。
上游为跌水崖以上河段，地处毛乌素沙漠边缘，为风沙草滩地貌，第四系冲积、冲洪积和风沙层，同时分布有较多的湖泊洼地，由地貌条件所决定，流域降雨绝大部分渗于地表以下，经过有相当空间的第四系松散含水层的储存、调节作用后排泄，形成的地表径流在年内和年际间变化都很小。
圪丑沟口以上地面高差79.8m，河流长度23公里，比降3.47%0。
中游跌水崖至则里川沟口区间偏上游为风沙草滩与高塬沟壑区过渡段，两岸小支沟较多，河流顺直，河床宽约800～1000m，河段高差237.5m长度47.4km，比降5.01%0。
下游为则里川沟口到秃尾河入黄河口段，进入较窄的狭谷，河道弯曲，河床宽度一般为100～200m。
河段高差201m，长度63.5km，比降3.17%0。
秃尾河发源于神木县西部风沙滩地中的湖泊海子，瑶镇水库
坝址位于神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇乡附近。
干流在沟岔村以上分为两支，左支称宫泊沟，源自北部的宫泊海子，长23.4km，流域面积323km2；右支称圪丑沟，源自大海子，长19.5km，流域面积410km2。
沟岔村至瑶镇水库区间流域面积37km2，水库控制流域面积为770km2。
自沟岔村以下始称秃尾河，干流长度110.9km，包括圪丑沟和宫泊沟在内，总流域面积3373km2。
流域在跌水崖电站以上基本为风沙草滩地貌；跌水崖至高家堡为风沙草滩到丘陵沟壑的过渡地带；高家堡以下基本为丘陵沟壑区。
在上游风沙草滩区，地形平坦开阔，且分布有较多的湖泊洼地，降雨入渗系数大，河川径流绝大部分由降雨入渗到沙漠，再由地下水排泄所形成。
2.2气象
秃尾河流域属温带半干旱大陆性气候，四季分明。
由于受地形和季风环流的制约，春季干燥少雨，气温回升快而不稳定，多风沙天气；夏季炎热多雨。
日温差大；秋季凉爽湿润，气温下降快；冬季寒冷干燥，降雪稀少，封冻期较长。
根据神木县气象观测的气象资料，流域内多年平均气温7.8oC，最高月（七月）平均气温23.9oC，最低月（元月）平均气温-9.8oC，年平均日照2871小时，年平均水面蒸发量1431.8mm，年平均降水380mm，年平均无霜期175天，年平均冰封期84天，最大积雪深度120mm，水温>15oC以上150天，多年平均最大风速19m/s，年最大冻土深146cm。
2.3水文基本资料
秃尾河发源于神木县瑶镇乡的宫泊海子，于神木县万镇乡河口岔村入黄河，流域面积3373km2，河长133.9km。
北部风沙区占总流域面积的58.7%，南部黄土丘陵沟壑区占总流域面积的41.3%。
干流上设有高家堡及高家川水文站，瑶镇上游沟岔断面有908队流量观测站，瑶镇下游4km处设有草湾雨量站，支流圪丑沟内设有圪丑沟雨量站，另外在本流域外宫泊沟发源地北部的红碱淖湖旁设有马莲河雨量站。
其基本资料如下：
⑴在瑶镇以下36km处，设有高家堡水文站，观测有1967年至今的流量、泥沙和雨量等资料。
⑵在宫泊沟发源地北部的红碱淖湖旁设有马莲河雨量站，有1966年至今雨量观测资料。
⑶在支流圪丑沟内，设有圪丑沟雨量站资料自1966年至今。
⑷瑶镇以下4km处设有草湾雨量站搜集到62.7～94.6共计31年资料。
⑸地矿部九零八队在宫泊沟、圪丑沟设的流量观测站，分别观测有84年8月至94年6月共10年流量资料，91年含沙量及泥沙级配资料。
2.4径流
2.4.1参证站的分析
工程所在地，地处毛乌素沙漠边缘，为风沙草滩地貌，地面广布第四系冲洪积和风积沙层，同时分布有较多的湖泊洼地，由地貌条件所决定，流域降雨绝大部分入渗于地表以下。
经过有相当空间的第四系松散含水层的储存，调蓄作用后排泄而形
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