北水南调工程的可行性研究报告.docx

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北水南调工程的可行性研究报告

北水南调工程可行性研究报告

工程特性表…………………………………………………………………………………i

阳泉市北水南调工程（一期）特性表

序号及名称

单位

数量

备注

一、水文

1.流域面积

全流域

km²

475.00

工程地址（坝址、闸址）

km²

475.00

2.利用的水文系列年限

年

40.00

实测与插补延长年份

3.多年平均年径流量

万m³

2946.00

4.代表性流量

m³/s

多年平均流量

m³/s

0.93

实测最大流量

m³/s

244.00

1975.7.16

调查历史最大流量

m³/s

1600.00

正常运用（设计）洪水标准P

%

1.00

正常运用（设计）洪水流量

m³/s

834.10

非常运用（校核）洪水标准P

%

0.10

非常运用（校核）洪水流量

m³/s

1599.10

施工导流标准P

%

10.00

施工导流流量

m³/s

135.00

5.洪量

设计洪水洪量（d）

万m³

1006.86

校核洪水洪量（d）

万m³

1860.64

6.泥沙

多年平均悬移质年输沙量

万t

7.05

多年平均含沙量

kg/m³

2.76

多年平均推移质年输沙量

万t

8.11

二、工程效益指标

1.输水效益

输水总量

万m³

5000.00

装机容量

MW

26880.00

多年平均耗电

万kW·h

21243.00

年利用小时数

h

7300.00

三、淹没损失及工程永久占地

1.淹没耕地（P＝%）

亩

1036.00

3.淹没区房屋

m²

无

4.淹没铁路或公路长度和改线长度

km

无

5.淹没区工矿企业

无

6.淹没区改线长度

km

无

7.其它重要的淹没及影响对象

无

8.工程永久占地

亩

584.90

四、主要建筑物及设备

序号及名称

单位

数量

备注

3.输水建筑物

设计引用流量

m³/s

1.85

输水管道型式

球墨铸铁管

地基特性

岩石

长度

km

38.25

管道断面尺寸

mm

圆形直径900

设计扬程

m

150.00

4.提水泵站建筑物

1）进水口型式

岸塔式

地基特性

岩基

底槛高程

m

552.00

闸门型式

平面钢闸门

闸门尺寸

m

4×5

宽×高

闸门数量

个

1

启闭机型式

单吊点卷扬式

启闭机容量

800kN

启闭机数量

个

1

2）地下厂房

型式

地下式

地基特性

岩基

主厂房尺寸（长×宽×高）

m

28×9.0×15.72

水轮机安装高程

m

552.90

3）进场交通洞

长度

m

480.00

尺寸

m

4.0×3.0

城门洞型

5.加压泵站建筑物（3座）

型式

地面式

主厂房尺寸（长×宽×高）

m

28×9.76×12.60

6.主要机电设备

水泵（台数）

台

24

型号

KQSN400-N6/724

额定入力

MW

10.35

额定转速

r/min

1480.00

吸入高度

m

-2.50

最大工作水头

m

180.00

最小工作水头

m

100.00

额定水头

m

150.00

额定流量

m³/s

0.56

单机容量

kW

1120

发电机功率因数

0.85滞后

额定电压

kV

10.50

电动机（台数）

24

序号及名称

单位

数量

备注

单机容量

kW

1120.00

电动机功率因数

0.9超前

额定电压

kV

10.50

7.输电线

电压

kV

35.00

回路线

回路

1

输电目的地

泵站

输电距离

km

2.00

五、施工

1.主体工程数量

万m³

明挖土方

万m³

4.12

明挖石方

万m³

124.27

洞挖石方

万m³

0.35

包含石方井挖

混凝土和钢筋混凝土

万m³

7.40

金属结构安装

t

64.60

2.主要建筑材料

水泥

万t

3.67

钢筋

t

2870.00

球墨铸铁钢管（D=800mm）

km

38.25

3.施工临时房屋

m²

8000.00

4.施工动力及来源

供电

kW

10.00

5.对外交通公路

距离

km

2.00

运量

万t

6.施工

方式

明挖

规模

全年

7.施工占地

亩

452.00

8.施工期限

准备工程

a

0.2

投产工程

a

1.8

总工期

a

2.0

六、经济指标

1.静态总投资

万元

38088.43

2.总投资

万元

38427.80

建筑工程

万元

20326.44

机电设备及安装工程

万元

2913.39

金属结构设备及安装工程

万元

1324.74

临时工程

万元

721.34

独立费用

万元

5757.07

水库淹没处理补偿费

万元

3941.15

序号及名称

单位

数量

备注

其它费用

万元

574.47

基本预备费

万元

3104.30

建设期还贷利息

万元

339.00

3.综合利用经济指标

339.37

输水单位方量投资

元/m³

财务内部收益率

%

8.74

输水电价

元/kW·h

0.430

贷款偿还年限

a

8.00

综合说明

工程概况

本工程项目地处某某省盂县北部的龙华河河谷。

龙华河为浮沱河的一级支流，发源于盂县的上王村，径流方向近南北向，于下社乡会理村下游2.0km汇入浮沱河，河道全长52.9km，流域面积498.74km2，为常年性河流。

阳泉市北水南调工程从盂县北部龙华口水库提水至阳泉市市区，全长81.0km。

本工程分两期实施，第一期工程从盂县龙华口水库提水至盂县苌池，线路全长38.25km，第二期工程从盂县苌池输水至阳泉市市区，线路总长42.75km。

阳泉市北水南调工程第一期的提水工程从龙华口水库右岸上游约1000m处一号泵站提水，再经攀家汇二号加压泵站、柴庄三号加压泵站、万山铁石四号加压泵站输水至芝角村北的终点。

初拟输水5000万m3/s，采用铸铁钢管供水，管径800mm，埋深2.5～3.0m，全长38.25km。

主要用于县城居民生活用水和部分工农业用水。

社会经济概况

阳泉市位于某某省中部东侧，太行山中段西麓，北依五台，定襄两县，南与普阳接壤，东与河北省平山、井陉两县毗邻，西与寿阳、阳曲县为邻。

地理位置介于北纬37037’～38031’，东经112055’～114003’之间，全市总面积4469.9km2，现辖两县三区，即：

平定县、盂县、郊区、城区、矿区，共12个乡，20个镇，95个行政村，1932个自然村。

阳泉市概况

阳泉市属典型土石山区，是一带形盆地，阳泉市市辖三区两县，人口129.59万人，其中非农业人口62.06万人，乡村人口67.53万人，分别占人口总数的47.9％和52.1％，市区人口约41.50万人。

阳泉市区距省城太原111km，距河北省省会石家庄120km，西起赛鱼，东至白关墅，东西长约17km，南北宽约2k，市内建成区面积约49km2。

阳泉是一个以煤炭、电力为支柱产业、冶金、化工、建材、轻纺、机械、食品、电子行业相应发展的工业城市。

矿产资源极为丰富，是全国最大的无烟煤生产基地。

这使阳泉市成为某某省能源化工基地的重要组成部分，为发展阳泉经济奠定了丰富的物质基础。

改革开放以来，阳泉市各项事业都有较大发展，城乡居民的生活得到了显著改善。

目前，全市经济基本扭转了低速运行的局面，呈现出快速发展的良好势头，各项社会事业取得了新的成绩，城乡人民生活水平继续提高，是实现了“十一五”计划的良好开局。

国民经济继续保持稳定增长。

据初步统计，2004年，全市共完成国内生产总值150.24亿元，按可比价格计算，比上午增长15％。

其中，第一产生增加值3.11亿元，增长14.5％；第二次产业增加值94.21亿元，增长16.2％；第三产业增加值52.92亿元，增长31.1％。

结构调整进展良好，农业内部结构有了较大调整，工业结构调整步伐加快，非公有制经济稳定发展。

经过调整，使阳泉市的经济结构进一步优化，新的经济增长点逐步形成。

阳泉市郊区地处阳泉市北郊约8km处，总面积625.6km2，人口21.93万人，辖4乡4镇188个行政村，矿藏丰富，素有煤铁之乡的美称。

该区内阳盂铁路和公路横贯镇区南北，在镇区东北部有207国道通过，是阳泉市北效的交通枢纽，经过五十多年的建设和发展，该区已成为阳泉市北部的经济、文化中心。

盂县概况

盂县位于阳泉市北部，东与河北省平山、井陉两县交界，北倚牛道岭与五台、定襄两县为邻，西屏两岭山与阳曲县接壤，南靠方山与阳泉市郊区、平定县和寿阳县相连，全县总面积2522.8km2。

全县共辖8个镇6个乡，453个行政村，788个自然村，2004年底总人口29.14万人，其中非农业人口4.8万人，县城位于县境南部的盂城盆地，现状人口为6.5万人，建成区面积为4.9km2。

县境四周群山环绕，境内山脉纵横，山地面积占70％以上，总的地势为西高东低，西部由南向北倾斜，中部以白马山为界，向南北两侧倾斜。

主要河流有浮沱河、龙华河、温河，均属海河水系。

气候属温带大陆性季风气候，主导风向为西南风，次主导风向为东风。

对外交通以公路为主，主要干线公路有207国道、阳石线（阳泉——五台县石盆口）、阳平线（阳曲县——平山县）、榆盂线（榆次市——盂县）等，石太铁路客运新线已经开工建设。

盂县境内矿藏丰富，优势矿种多，煤炭资源主要分布于县城中南部，以贫煤和无烟煤为主，开采条件较好。

全县经济运行呈现良好的发展态势，综合实力进一步增强；城乡居民收入明显提高；农民收入稳定增长，各项社会事业全面进步。

国民经济在调整中发展，2004年，全县国内生产总值达到11.3亿元，比上年同期增长7.05％。

其中：

第一产业增加值1.02亿元，同比下降1.3％；第二产业增加值为6.12亿元，同比增长9.9％；第三产生增加值为4.18亿元，同比增长5.3％。

盂县面貌发生了根本性变化，工业和商业迅速发展，城市基础设施进一步完善，城市建设取得了很大成就。

然而随着城市的发展相应的工业和生活及市政设施用水量日益增长，现有的供水水源及供水设施已不能满足与日俱增的用水需求。

因此缺水已严重制约城市建设和经济发展的主导因素。

同时，随着县城人口的增长，社会、经济的不断发展和人民生活水平现有供水设施和水源已明显不适应发展的要求，严重影响城镇居民的生活和经济的发展。

目前盂县水量缺口仍在不断加剧，供需矛盾日益突出，严重制约国民经济的发展和城市居民的正常生活，必须尽快解决水的供需矛盾，才能保障国民经济和社会的持续快速健康发展。

工程地质

输水管线工程地质

该供水工程主要跨越太行山北段低中山区及龙华河河谷。

工程区段龙华河谷宽230.0～800.0m，为宽谷段，谷底高程534.0～965.0m，河流比降13.2％。

其上游近源头处地形较平坦。

左右岸发育较宽的河漫滩。

龙华河在其发展演变过程中形成二级阶地，Ⅰ级阶地为堆积阶地，阶面高出河床5.0～10.0m，由Q4pal低液限粉土和卵石混合土组成；Ⅱ级阶地为基座阶地，基座高程565.0～578.0m，其上堆积Q3pal卵石混合土、混合土卵石等。

厚3.0～5.0m，其上覆盖淡黄色低液限粉土，主要分布于河谷左岸的凸岸。

泵站工程地质

1、一号提水泵站

一号泵站站址位于龙华口水库大坝右岸上游约1000.0m的山坡内，地形坡度40～600。

站址中心地面高程635.9m，其东侧和北侧分布厚1.0～2.0m厚的全新统坡积物，岩性为含细粒砾，角砾成份为云母二长片麻岩、斜长角闪变粒岩，黑云斜长角闪片麻岩。

其下和整个站址场地为太古界牛心沟组黑云斜长角闪变粒岩、云母二长片麻岩和黑云斜长角闪片麻岩。

岩性较硬，强风化厚度为1.0～3.0m，岩层片麻理产状N40~500W×SW∠20~500，倾向山里，岩体稳定性较好。

据现有地形条件，站址需开挖出足够的场地，使泵站座落在其上，其承载力满足泵站要求。

存在的工程地质问题主要为开挖泵站站场地奖形成高10余m的边坡，施工时应注意开挖人员的边坡岩体的稳定，并及时清除危岩。

2、二号加压泵站

二号泵站站址位于樊家汇村南约200.0m的黄土台地上，站址北侧和南侧各以育一条走向北东向宽30～50m的冲沟。

站址处东西长120.0～170.0m，地面高程670.62～678.01m，地面高差1.0～4.0m，高出河漫滩14.0～22.0m。

经勘察提露发育地层为第四系上更新统坡积物，岩性为淡黄色低液限粉土，稍湿，土颗料细而均匀，具大孔隙，局部含砂量较大，含碎石透镜体，结构较松散，厚度大于10.0m。

3、三号加压泵站

三号泵站站址位于柴庄村东河漫滩处，其上游发育一小冲沟。

站址处地形较平坦，地面高程756.80～758.35m，出露地层为第四系全新统洪冲各物，表层为0.4～0.6m低液限粉土，发育植物根系，其下为卵石混合土夹粉土、中粗砂透镜体，分选型差，结构松散，局部具架空现象。

砾卵石粒一般20～120.0mm，含漂石，磨圆度呈棱角～次棱角状，岩性为灰岩、变质岩，砂为中粗粉，矿物成分为长石、石英，含少量云母和暗色矿物。

4、四号加压泵站

四号泵站站址位于万山铁石东南约300.0m龙华河湾道的河漫滩处，东侧紧邻河床。

其东北部发育两条冲沟，河谷宽700.0～800.0m，为季节性河流。

站址处地形较平坦，地面高程878.30～876.40m，出露地层为第四系全新统洪冲积物，表层为0.6～0.8m厚的低液限粉土，发育植物根系，其下为卵石混合土夹粉土、中细砂透镜体，分选性差，结构松散，局部具架空现象。

砾卵石粒径一般20.0～60.0mm，最大为160mm。

工程任务和规模

工程建设的必要性

阳泉是一个以煤炭、电力为支柱产业、冶金、化工、建材、轻纺、机械、食品、电子行业相应发展的工业城市。

矿产资源极为丰富，是全国最大的无烟煤生产基地。

这使阳泉市成为某某能源重化工基地的重要组成部分，为阳泉经济奠定了丰富的物资基础。

改革开放以来，阳泉市各项事业都有较大发展，国民经济稳定增长，城乡居民的生活得到了显著改善。

随着城市的各行业的发展，工业、生活、农业及市政设施用水量日益增长，现有的供水水源及供水设施已不能满足与日俱增的用水需求。

缺水已成为严重制约城市建设和经济发展的主导因素。

同时，随着人口的增长，社会、经济的不断发展和人民生活水平的提高现有供水设施和水源已经明显不适应发展的要求。

严重影响城镇居民的生活和经济的发展。

阳泉市区、盂县不同水平年供需平衡表

水平年

分区

供水量

需水量

缺水

2010

合计

18010

19826

-1816

市区

17284

18103

-819

盂县

726

1723

-997

2015

合计

18922

22537

-3614

市区

18014

19250

-1236

盂县

908

3287

-2378

2020

合计

19280

24264

-4984

市区

18189

20297

-2108

盂县

1091

3967

-2876

由表可知，2010水平年阳泉市区和盂县总缺水量为1816万m3，2015年水平年两区总缺水量为3614万m3，2020年水平年两区总缺水量为4984万m3，考虑整个地区未来用水量的不断增加，以及供水量的不断减少，因此确定阳泉市龙华河调水工程的供水规模为年供水5000万m3，相应输水流量为1.85m3/s。

目前该市水量的缺口仍在不断加剧，供需矛盾日益突出，严重制约国民经济的发展和城市居民的正常生活。

必须尽快解决水的供需矛盾，才能保障国民经济和社会的持续快速健康发展。

因此实现北水南调,从龙华河调水是目前解决阳泉市区和盂县县城供水紧张状况的唯一途径,是迫在眉睫刻不容缓的一件大事。

工程规模

本工程共设四座泵站，其中一座为提水泵站，三座为加压泵站。

提水总扬程570m，双管线布置，输水线路总长38.25km，平均调水流量为1.85m3/s，年总调水量为5000万m3。

当龙华河来水不能满足本工程的调水量时，需要从滹沱河向水库补充水量，在水库大坝下游设一座补水泵站，补水泵站扬程50m，最大抽水流量按2.0m3/s设计。

工程布置和建筑物

输水方案比选

通过对单管双管输水方案的比较确定采用双管输水方案。

双管输水采用两根并列的输水管输水，根据设计输水量要求采用800mm管，输水终点直接接入盂县苌池的自来水厂配水管网，不用另建贮水池。

两根管道之间每隔2km设置一连通管，在连通管上下游设检修阀，正常使用时两根管同时输水，设备检修或某一根输水管发生事故时关闭事故检修段管道上下游阀门，仅用一根管道输水，通过泵站调节输水流量使之不小于设计流量的70%，待事故检修完后恢复正常供水。

输水管材及管径选择

根据方案比选，本报告推荐采用800mm球墨铸铁管作为本工程的输水管材。

输水管道敷设

管道铺设采用全线开挖铺设，开挖面宽12.6m，两侧坡度为1：

1.5，底宽3m，为防止地面不均匀沉降破坏管道，在管道底部铺设200mm厚的素混凝土垫层。

输水管置于垫层以上，两管间距1m，上部覆盖为夯实回填土。

泵站布置

本工程输水的起点为龙华口水库，终点为盂县苌池镇，管道总长38.25km，设五座泵站，一座为补水泵站，位于龙华口水库下游300m牛心沟处；一级提水泵站，即1号泵站，为地下式泵站，站址位于龙华河水电站，龙华河大坝右岸上游约1000.0m的山坡内；三座加压泵站，即2号、3号和4号泵站，均为地面式泵站；2号泵站站址位于樊家汇村南约200.0m的黄土坡上，站址北侧和南侧各发育有一条走向北东向宽30～50m的冲沟；3号泵站站址位于柴庄村东河漫滩处，其上游发育一个小型冲沟；4号泵站站址位于万山铁厂东南约300.0m龙华河弯道的河漫滩处，东侧紧邻河床。

机电及金属结构

水力机械

龙华河调水工程在龙华河水库左岸的高地上建设一座取水泵站，取水口设在水库内，取水的设计引用流量1.85m3/s，设计扬程150m。

另三级加压泵站的设计引用流量均为1.85m3/s，一、二、三级加压泵站的设计扬程为150m。

泵的型式有多种，轴流式、混流式、离心式，根据泵站的特征扬程，从水泵综合型谱图上选择了适宜的离心式SH和KQSN型。

根据比较确定选用KQSN型，KQSN型是中开式单级双吸离心式泵，具有的扬程范围6～230m，流量范围0.019～1.104m3/s，型谱饱满、使用效率较高，满足工程的要求。

根据单级设计扬程150m；设计引用流量1.85m3/s，每级泵站是选用4台水泵并联连接为好。

单台泵流量0.5m3/s、单台容量1120kw，另配2台泵作为备用。

故选6台（4工作、2备用）机组方案每级的装机容量6720kw。

泵站供电及通讯

由于搜集不到调水工程沿线的现状电源系统资料，在该工程设计中，暂定泵站周边有35kV高压电源线路，距离按30km。

可将35kV高压线路引入泵站。

在整个调水工程共设置容量为20门的具有调度功能的数字程控用户交换机一台，用于生产调度和行政管理通信。

该机除具有一般程控用户交换机的功能外，还具有调度功能，是行政和调度合一的交换机，具有调度员优先呼叫用户和输入功能，以及各个用户的操作呼叫键和用户忙闲状态显示信号。

调水工程接入系统通信的主要任务是满足泵站与调水中调的系统调度电话、调度自动化和生产运行维护管理等信息传输的要求。

利用输电线路建立泵站与系统的电力线载波通信通道，满足泵站与系统之间的调度、远动自动化、继电保护等通信的需要。

工程管理

根据国务院批准发布的《水利工程管理体制改革实施意见》（国办发[2004]45号文），由水利部、财政部共同编制的《水利工程管理单位定岗标准》，确定生产、经营管理必要环节的人员和辅助生产人员共计18人。

工程管理实行专职管理，管理工程范围由管理范围和保护范围两部分组成。

为使调水工程发挥最佳效益，必须加强管理工作，即采取行政、技术、经济和法律手段，保护及合理运用已建的水利工程及水工建筑物，充分利用水资源，为阳泉市和盂县的生活生产用水提供可靠的水源。

工程管理分为技术管理和经营管理，经营管理必须遵守国家颁发的有关政策和法律法规，技术管理必须遵守行业的技术规范。

施工组织设计

施工条件

工程区域位于太行山脉中部，黄土高原东缘中段，是一典型的中低山区，除中间分布有小型山间盆地、黄土丘陵及河谷阶地等侵蚀地形外，北部为剥蚀中低山，中部和东部为溶蚀构造中低山区。

从整体看，大致是西北高、东南低，高山深谷井然有序。

海拔高程在350～1800m，工程线路高程最高为996m，最低为500m。

沿输水工程管道线路，岩性绝大部分为新生界、第四系上更新统及全新统松散岩类。

本地区属暖温带半干旱大陆性气候，特征为春季干旱少雨、冬季少雪、四季分明，多年平均气温10.9℃，极端最高气温40.2℃,极端最低气温-25℃，无霜期175天，最大冻土深度68m，风向多变，以西北风为最多，平均风速1.7m/s，多年平均降雨量560mm，降雨主要集中在6～9月份，汛期降水量占全年的60～70％。

由于地形影响，经常发生短历时小面积的暴雨。

由于冰冻期较长，混凝土施工将受季节的影响。

主体工程施工

一、泵站施工

⑴土石方开挖:

表层覆盖土采用推土机集料，1m3的反铲挖掘机配合12t的自卸汽车开挖运输，石方开挖采用KQ150钻钻孔，局部配手风钻，出碴方式与覆盖层开挖相同。

⑵混凝土施工:

厂房混凝土水平运输采用机动翻斗车运输，C7022塔机配3m3卧罐入仓，人工平仓，人工振捣，钢筋和模板均由塔机吊运入仓，配合就位