XX河流域坝系生态工程可行性研究报告.docx
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XX河流域坝系生态工程可行性研究报告
杨河流域坝系生态工程可行性研究报告
1综合说明………………………………………………………1
2基本情况………………………………………………………3
2.1自然条件…………………………………………………………3
2.2社会经济状况……………………………………………………13
2.3水土流失与坡面治理现状………………………………………15
3沟道工程建设现状……………………………………………18
3.1沟道工程建设现状及分析评价…………………………………18
3.2主要经验及存在的主要问题……………………………………19
4坝系建设的目标与建设任务…………………………………21
4.1指导思想……………………………………………………21
4.2编制依据……………………………………………………21
4.3建设原则………………………………………………………22
4.4建设目标………………………………………………………23
5总体布局………………………………………………………25
5.1坝系单元划分……………………………………………………25
5.2坡面治理规模与总体布局…………………………………41
5.3土地利用结构调整…………………………………………43
6工程设计……………………………………………46
6.1坝系工程设计……………………………………………………46
6.2坡面工程设计…………………………………………………77
7监测设施建设……………………………………………81
8施工组织设计…………………………………………………84
8.1建设时序分析……………………………………………………84
8.2工程建设进度………………………………………………84
8.3施工条件…………………………………………………85
8.4施工方法……………………………………………………86
9坝系工程管理………………………………………………90
9.1坝系工程建设管理……………………………………………90
9.2坝系工程运行管理…………………………………92
9.3项目后评估………………………………………………93
10投资估算……………………………………………………94
10.1工程概况……………………………………………………94
10.2编制依据………………………………………………95
10.3编制方法……………………………………………………96
10.4工程总投资…………………………………………………98
10.5资金筹措………………………………………………100
10.6分年度投资……………………………………………102
11效益分析与经济评价………………………………………103
11.1效益分析…………………………………………………103
11.2经济评价…………………………………………………106
12结论与建议………………………………………………109
12.1结论………………………………………………………109
12.2建议……………………………………………………110
附表
附图
杨河小流域沟道组成结构图
杨河小流域社会经济现状图
杨河小流域水土流失及水土保持现状图
杨河小流域淤地坝分布现状图
杨河小流域坝系工程布局图（推荐方案）
杨河小流域坝系工程布局图（比选方案）
附件
附件1杨河流域坝系投资估算分析报告
附件2－1杨河流域坝系工程下李堡骨干坝初步设计报告
附件2－2杨河流域坝系工程李堡中型淤地坝初步设计报告
附件2－3杨河流域坝系工程牛圈湾小型淤地坝初步设计报告
小流域名称
杨河
项目
单位
数量
建设地点
宁夏固原市原州区
工程规模
淤地坝
骨干坝
座
15
中型坝
座
6
建设期
2008-2010年
小型坝
座
7
坡面措施
水平梯田
hm2
130
项目
单位
数量
灌木林
hm2
130
人工草
hm2
150
流域概况
流域面积
km2
102
骨干坝控制面积
km2
80.14
流域人口
人
14510
坝系总库容
万m3
1576.77
劳动力
个
6811
坝系拦泥库容
万m3
662.02
坡面治理措施面积占总面积
%
26.86
设计淤地面积
hm2
97.88
水土流失面积
km2
91.52
工程量
土方
万m3
283.73
土壤侵蚀模数
t/km2.a
5500
石方
m3
3542.96
治理面积
km2
27.4
混凝土方
m3
2639.42
治理程度
％
29.94
多年平均降水量
mm
420
沟道常流水流量
m3/s
0.02
主要材料用量
水泥
t
1140.83
多年平均径流量
万m3
214.2
钢材
t
1022.82
多年平均输沙量
万t
50.34
沙子
ｍ3
1796.08
工程现状
数量
骨干坝
座
石子
ｍ3
2243.51
中型坝
座
块石
ｍ3
2968
小型坝
座
6
混凝土管
ｍ
骨干坝控制面积
km2
柴油
t
1022.82
指
总库容
万m3
16.15
用工
万工日
30.31
标
拦泥库容
万m3
4.88
投资
总投资
万元
2999.74
剩余库容
万m3
11.27
其中
中央
万元
2019.94
可淤地面积
hm2
7.8
地方
万元
979.79
已淤地面积
hm2
7.8
效益
年拦泥能力
万t
40.08
设计指标
淤
骨干坝
四级
年
20
可灌溉面积
hm2
700
积
五级
年
20
年可增产粮食
万kg
220.18
年
中型坝
年
10
经济指标
单位库容投资
元/m3
1.9
限
小型坝
年
5
单位拦泥投资
元/m3
4.53
洪水重现期
骨干坝
四级
设计/校核
3.33/0.33
经济净现值
万元
2038.4
五级
设计/校核
5/0.5
效益费用比
1.54
中型坝
设计/校核
5/2
内部收益率
％
11.28
小型坝
设计/校核
10/3.33
投资回收年限
年
13
杨河小流域坝系工程特性表
1综合说明
杨河流域位于宁夏回族自治区固原市原州区东部，距固原市城区40公里，是清水河的一级支流杨达沟的上游部分（见杨河流域地理位置图），属黄土丘陵沟壑第五副区，总面积102.00km2。
流域多年平均降水量为420mm，输沙模数为5500t/km2•a，平均沟壑密度2.5km/km2，沟道断面形状多呈“U”型，地面组成物质以黄土为主。
流域内农业生产基础条件较差，经济结构单一，生产力水平低下。
流域现有总人口14510人（全为农业人口），平均人口密度142人/km2，农业劳力6811个，人均纯收入1279.00元。
截止2005年底，流域已初步治理水土流失面积27.40km2，占水土流失面积的29.94％。
现状沟道分布有小型淤地坝6座。
目前运行状况良好，但工程防洪标准低，防洪能力差。
本次可行性研究，依据水利部《水土保持工程可行性研究报告编制暂行规定》、《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）、《水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术》（GB/T16453.3-1996）、《小流域坝系工程建设可行性研究报告编制暂行规定》、《宁夏回族自治区地表水资源》和《固原县水利概要》等有关规范、规定和科研成果，根据该流域沟道特征、水土流失特点和沟道治理现状，针对目前流域存在的突出问题，结合流域经济发展方向，通过外业查勘和分析论证，经方案比选，确定流域坝系建设方案和工程规模为：
新建骨干坝15座，控制流域面积80.14km2，占流域总面积的78.6％；新建中型淤地坝6座、小型淤地坝7座；新增工程总库容1560.61万m3，其中滞洪库容为903.47万m3，拦泥库容657.14万m3。
为改善新建骨干坝周围生态环境，促进陡坡耕地退耕还林还草，延长骨干坝使用寿命，经规划，在新建骨干坝周围发展水平梯田130hm2，栽植水土保持灌木林130hm2，人工种植紫花苜蓿150hm2，坡面治理措施面积共计4.1km2。
工程总投资2999.74万元，其中骨干坝投资2549.47万元，占总投资的84.99%；中型淤地坝投资256.91万元，占总投资的8.56%；小型淤地坝投资81.05万元，占总投资的2.70%；坡面治理措施投资112.31万元。
单坝平均投资：
骨干坝169.96万元，按中央投资占65%筹措；中型淤地坝42.82万元，按中央投资占50%筹措；小型淤地坝11.58万元，按中央投资30%的比例筹资；坡面治理措施27.39万元/km2。
其中水平梯田措施按中央投资60%的比例筹资，水土保持灌木林、种草按中央投资50%的比例筹资。
坝系工程建设期3年，即2008年至2010年。
杨河流域坝系工程建成后，经济效益、社会效益及生态效益均十分显著。
在淤积年限内每年可平均拦蓄泥沙44.08万t。
全流域坝地面积达到97.88hm2，使全流域人均坝地面积达到0.007hm2；可灌溉农地700hm2，发展水面养殖40hm2。
通过坝系的建设，可增加农民的就业机会，改善当地生态环境及群众生产生活条件，促进社会进步。
2基本情况
2.1自然条件
2.1.1地理位置
杨河小流域位于宁夏固原市原州区，距原州城区40km，是黄河支流清水河一级支沟杨达沟的上游部分，呈东南—西北走向，羽扇状。
其地理坐标为东经106°10′50″—106°12′40″、北纬36°17′36″—36°04′12″之间。
（见杨河流域地理位置图），流域总面积102.00km2。
2.1.2地质地貌
杨河流域在大地构造上处于祁连山地槽东翼和鄂尔多斯台地西缘之间的过渡地带。
自中生代以来，经过多次的隆起、沉陷、剥蚀和沉积，尤其新生代第三纪末期的喜马拉雅“造山”运动，使六盘山褶皱隆起成山，奠定了该流域现代地貌基础。
流域地表主要为第四纪黄土，经自然侵蚀及新构造运动等长期雕塑刻画，形成了目前流域地貌。
杨河流域地处黄土丘陵沟壑区第二副区。
流域上游主要为缓坡黄土梁、峁、坡和壕掌等地貌，地面坡度较缓。
中游坡陡沟深，地形破碎，梁顶较平缓，梁坡较陡，下游有大面积川台地分布。
项目区海拔高程相差悬殊，由东南向西北呈强烈倾斜趋势，海拔1553—1800m，相对高差247m，沟壑密度2.50km/km2，全流域大于25°的坡度约占流域总面积的30.6%（杨河流域土地坡度组成详见表2-1，附表一）。
表2-1杨河流域土地坡度组成表
项目
坡度组成结构
≤5°
5°~15°
15°~25°
≥25°
>35°
合计
面积
比例
面积
比例
面积
比例
面积
比例
面积
比例
面积
比例
hm2
%
hm2
%
hm2
%
hm2
%
hm2
%
hm2
%
全流域
1048．34
10．28
2025．27
19．86
4004．20
39．26
2160．10
21．18
961．64
9.43
10200
100
2.1.3土壤、植被
1、土壤
流域内土壤主要为黄绵土，土壤质地疏松，遇水易溶解。
成土母质为第四纪黄土，具有土层深厚、疏松多孔、垂直节理发育、土质上下均匀、无明显沉积等特点。
土壤中有机质含量在0.5%—1%之间，养分缺乏，呈碱性。
沟谷坡下部有少量红胶土出露。
从土壤力学性质和分布情况看，该流域建坝材料丰富，能够满足坝系建设的需要。
2、植被
流域内的植被在水平带上位于温带干旱区，属于干旱草原植被类型，由于受六盘山山体垂直带的影响及人工造林种草等，项目区内植被类型多种多样，主要类型有：
（1）落叶阔叶灌丛，多属中生和旱中生类型，在项目区也有少量残存，主要植物群系有虎榛子、山桃、酸刺等灌丛；
（2）草原，草原植被型是项目区植被的主体，在项目区占绝对优势，主要植物群系为长芒草、茭蒿、铁杆蒿、百里香、冷蒿等；
（3）人工植被，主要是人工林草。
目前流域内林草措施面积占总面积的13.40%。
2.1.4气象水文
1、气象
流域所在区域属干旱温和气候区，春季干旱多风，夏季干燥炎热，秋季凉爽短促，冬季严寒漫长。
流域日照充足，温差较大，雨热同季，四季分明。
多年平均气温6.4℃，大于10℃的积温为2550℃，无霜期140天，年蒸发量1120.0mm。
杨河流域气象特征值详见表2-2。
表2-2杨河流域气象特征值表
气象站名
气温°C
≥10°积温
年日照时数
无霜期
总辐射量
大风日数
平均风速
观测年限
年最高
年最低
年平均
°C
h
d
大卡
D
m/s
年
固原
34.6
-30.9
6.4
2550
2471.7
140
122.8
28
2.7
20
2、降水
流域年最大降水量718.7mm，最小降水量264.1mm，多年平均降水量420mm。
其中6～9月降水量占全年降水量的68.1%，且降水多以暴雨的形式出现，历时短，强度大，是形成高含沙洪水和产生水土流失的主要原因。
杨河流域降水特征值表详见表2-3。
表2-3杨河流域降水特征值表
雨量站名
年降水量（mm）
多年平均汛期降水量
（mm）
多年平均暴雨次数（次）
最大
最小
年平均
量
年份
量
年份
蟠龙
718.7
1964
264.1
1969
420
286
0.8
3、径流、泥沙
1）径流
据《宁夏回族自治区地表水资源》和宁夏回族自治区水文水资源局提供的最新水文数据，该流域多年平均径流量为214.20万m3，最大年366.50万m3，最小年134.7万m3，年平均径流深21mm。
受年内降水不均影响，年内径流量分配极不均匀，径流量主要集中在6-9月（占79.1%），8月份最多，占20%-40%，1月份最少，占1%-3%。
夏粮作物生长期的4-6月份径流量占全年的15%左右，造成灌区作物生长期水量不足。
夏季由于受地形因素影响，暴雨集中，历时短，往往产生局部暴雨洪水，引起洪灾。
受近年大范围干旱影响，杨河流域各支沟很多潜流泉眼干涸，沟河断流。
2）泥沙
据《宁夏回族自治区地表水资源》，该流域流域多年平均输沙量50.34万T。
根据固原市水文站资料，杨河流域所在的清水河流域输沙主要特点为：
一是年内分配不均，汛期6-9月份输沙量占全年输沙总量的96.7%，且集中分配在汛期的几次暴雨洪水过程中，洪水造成土壤流失量占全年输沙量的95%；二是年季变化大，实测最大年，最小年之比达29.5倍；三是年含沙量大，达到44.9kg/m3，最大年1974年达855kg/m3。
4、水文泥沙分析计算
根据宁夏回族自治区地方标准《水土保持治沟骨干工程技术标准》（DB64/6400P65001—006—89），水土保持骨干坝、淤地坝工程设计水文泥沙分析采用设计暴雨推求设计洪水。
1）不同频率洪水计算
（1）设计暴雨量计算
根据宁夏回族自治区《暴雨洪水图集》，不同频率24h点雨量采用下式计算：
H24·p=kp·H24（2—1）
式中：
H24·p—不同频率24h点雨量，mm；
kp—不同频率对应的模比系数；
H24—工程控制流域年最大24h点雨量，mm。
查《宁夏暴雨洪水图集》附图14，项目区中心点最大24h点雨量H24=50mm；年最大24h点雨量变差系数Cv查该图集附图15得Cv=0.70；CS=3.5Cv，查皮尔逊Ш型频率曲线表，不同频率所对应的模比系数kp值见表2—4。
表2—4不同频率所对应的模比系数kp值表
频率P（%）
10
5
3.3
2
1
0.5
0.33
kp
1.88
2.41
2.8
3.12
3.68
4.23
4.56
根据式（2—1）计算不同频率24h设计暴雨量见下表2—5。
表2—5不同频率设计点雨量
频率P（%）
10
5
3.3
2
1
0.5
0.33
H24·p（mm）
94.00
120.50
140.00
156.00
184.00
211.50
228.00
（2）不同频率24h面雨量
对于控制较小面积的中小型淤地坝，以不同频率24h点雨量代替不同频率24h面雨量；对于控制面积较大的骨干坝，设计频率24h面雨量以相应频率24h点雨量代替，校核洪水设计暴雨计算时应考虑暴雨的不均匀性，面雨量参照《宁夏治沟骨干工程技术标准》提供的折减系数以相应频率24h点雨量进行折减获得，按不同控制面积乘下列系数：
10km2时乘0.94；20km2时乘0.91；30km2时乘0.88。
（3）产流期平均入渗率
杨河小流域属黄土丘陵区第Ⅱ副区，根据《宁夏暴雨洪水图集》，采用试算法计算产流期雨量和产流期平均入渗率，产流期平均入渗率f按下式计算：
（2—2）
式中：
f—产流期平均入渗率，mm/h；
tc·p—不同频率产流历时，h；
Htc·p—不同频率产流期雨量，mm。
（4）不同频率净雨量
根据《宁夏水文手册》，用下式通过试算法推算不同频率净雨量Rp：
Rp=Htc·p–f·tc·p（2—3）
式中：
Rp—不同频率净雨量，mm；
其他符号意义同前。
计算结果见表2—6。
（5）不同频率洪水总量
根据《宁夏水文手册》，不同频率洪水总量按下式计算：
WP=0.1×Rp×F（2—4）
式中：
WP—不同频率对应的洪水总量，万m3；
F—控制面积，km2。
其他符号意义同前。
不同设计频率洪量模数见表2—7。
表2—6不同频率净雨量计算成果表
暴雨频率P（%）
10
5
3.33
2
1
0.5
0.33
净雨量Rp（mm）
32.84
44.25
53.17
64.38
82.96
98.79
108.64
表2—7不同设计频率洪量模数表
洪水重现期（年）
10
20
30
50
100
200
300
洪量模数
（万m3/km2.a）
3.28
4.42
5.32
6.44
8.30
9.88
10.86
（6）不同频率洪峰流量
根据《宁夏水文手册》，不同频率洪峰流量采用推理公式法按下式计算：
Qp=16.67Rp·F/t（2—5）
式中：
Qp—不同频率对应的洪峰流量，m3/s；
Rp—不同产流时期最大净雨量，mm；
t—洪水历时，h；
其他符号意义同前。
流域汇流历时t可参考下表选取。
表2—8不同控制面积流域汇流历时表
控制面积（km2）
≤10
10—20
20—30
汇流历时（min）
60
120
180
不同设计频率洪峰流量模数见表2—9。
表2—9不同设计频率洪峰流量模数表
洪水重现期（年）
10
20
30
50
100
200
300
洪峰流量模数
（m3/s.km2）
9.12
12.29
14.77
17.89
23.05
27.45
30.18
（7）不同频率洪水过程线
不同频率洪水过程线采用概化三角形法。
根据《宁夏水文手册》中洪水总历时计算公式：
Tp=5.56×Wp/Qp（2—6）
式中:
Tp—洪水总历时，h；
其它符号意义同前。
涨水历时公式：
t1=dt1×Tp（2—7）
式中：
t1—涨水历时，h；
dt1—涨水历时系数，一般为0.13—0.17，取0.15。
三角形洪水过程线相关数据如表2—10。
表2—10三角形设计洪水过程线相关数据表
10年
t
0
0.30
2.00
Qt
0
9.12
0
20年
t
0
0.30
2.00
Qt
0
12.29
0
30年
t
0
0.30
2.00
Qt
0
14.77
0
50年
t
0
0.30
2.00
Qt
0
17.89
0
100年
t
0
0.30
2.00
Qt
0
23.05
0
200年
t
0
0.30
2.00
Qt
0
27.45
0
300年
t
0
0.31
2.03
Qt
0
30.18
0
2）年均输沙量
（1）输沙模数
Msb=（1+β）Ms（2—8）
式中：
Msb—输沙模数，t/km2·a；
Ms—年均悬移质输沙模数，t/km2·a，年均悬移质输沙模，
由《宁夏水文手册》查得为5000t/km2；
β—推移质比例系数，一般取0.05—0.23，取β=0.10。
由上式计算项目区年输沙模数5500t/km2·a。
（2）年均输沙量
年均输沙量采用下式计算：
W=Msb×F（2—9）
式中：
W—年均输沙量，t；
F—项目区水土流失面积，km2；
其它符号意义同前。
通过计算项目区多年平均输沙量50.34万t。
2.1.5水资源
根据有关资料对比分析，杨河流域多年降水总量为4692万m3，其中90%用于植物吸收和土壤蒸散之中的水量为4222.80万m3，实际水资源量为469.20万m3，其中地表径流量为214.20万m3，地下水资源为255万m3。
流域水资源主要特点为：
一是水资源贫乏，流域人均占有地表径流量为148m3，耕地每公顷平均占有水资源量为604m3，远低于全国和黄河流域水平；二是利用难度大，在年产水量中，汛期（6-9月）洪水总量为146.50万m3，占地表径流量的68.4%，由于目前没有完善的水资源利用工程，致使大量的洪水资源经河道排放出境，无法利用。
该流域主河道基本上有常流水，但是由于人口一般居住在山的中上部，加之干旱等灾害造人畜饮水及农业灌溉用水极度困难。
目前利用的主要形式为水窖、涝池，或人挑、牲畜拉运等。
根据有关用水定额，农村生活用水定额为15L/天·人，城镇居民生活用水定额为35L/天·人，大家畜用水定额为30L/天·头，羊只、生猪用水定额为5L/天·只，水浇地综合灌水定额为3000m3/hm2计算，各业用水量为53万m3，占现有水资源总量11.3％。
2.1.6沟道特征
流域由三条较大“Y”字形支沟方家沟、黑马圈沟和石结子沟组成。
在三条较大支沟上有十多条较小“Y”字形支沟，毛沟不很发育。
三条支沟沟道特征基本相近，除上游壕掌呈宽浅“V”型外，其余多呈窄“∪”字形，沟底宽一般在10
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