下川口渠道可行性研究报告.docx

1、下川口渠道可行性研究报告1.综合说明1.1概述民和县马场垣乡下川口村渠道老化维修工程，位于民和县境内的湟水河右岸二级阶地，灌区东临甘肃省，西起马场垣乡的磨湾子村，北濒湟水河畔，南至湟水南岸中低山丘陵阶地前，海拔高程约在18301730米之间，灌区东西长约8km，南北平均宽约3km，地形呈条带状分布，地势西高东低，并依次由南向北倾斜。干渠自流灌溉1900亩。本工程计划通过对下川口村渠道及渠系建筑物工程进行防渗衬砌，以提高水的利用率，保证灌区的正常运行，使工程效益得以很好的发挥。该工程始建于1951年，至今已运行近六十年。后经历年的维修、改造，形成现今的规模。该工程水源为湟水河河水，用下川口电灌站

2、提至湟水河右岸二级阶地。渠道设计流量0.2m3/s，干渠总长7.3KM；各类渠系建筑物60座，工程自建成以来，为促进当地农业生产，改善人民群众生产、生活条件发挥了重要作用。该村粮食作物播种面积2200亩，粮食总产83.84万kg，平均亩产381.1kg；玉米、蔬菜及果类播种面积1399亩，总产84.65万kg，平均亩产605.1kg。灌区地处我省东部干旱区，海拔在18301730米之间。区内居民以回、汉族为主，现有居民2950人，有劳力1180，经济比较单一，居民一向以农业生产为主，农业生产是本地区群众赖以生存的唯一经济支柱。该地区气候温和，光热充沛，但干旱少雨，春旱发生机率大，是农业发展的主

3、要制约因素。由于历史原因，工程设计标准低，设施简陋，配套较差，随着工程使用年限的增长，老化失修日益严重，许多建筑物带病运行，过水能力降低，加之渠道防渗程度低，灌区渠系水利用系数仅在0.400.45左右，水量漏损较大，水的供需矛盾日益突出，效益衰减。虽然近几年国家投入了部分资金对渠道险工险段和损坏建筑物进行了维修，但限于投资少，维修改造和配套工程量大，未能从根本上解决问题，不仅造成水资源的长期浪费，对灌区当地农田的适时适量灌溉带来严重影响。1.2.1水文本工程以湟水河地表径流为灌溉水源。湟水河是黄河上游的一条较大支流，为西宁民和盆地的主要河流。发源于祁连山系大板山南麓，上游正源为麻皮寺河，在海晏

4、县与哈利涧河汇合后称西川河。流经湟源，进入西宁盆地，与最大的支流北川河相汇，然后蜿蜒曲折，穿过小峡、大峡、老鸦峡，在民和享堂与大通河汇合后流入甘肃，至水车村注入黄河，全长336km，河宽一般在50200m之间，河道平均比降14.85.3，坡度大，河水流态一般呈紊流状，两侧沟壑发育，支流较多，水系发育，呈羽状和树枝状。湟水河流域总面积为16120km2，多年平均流量68.2m3/s，多年平均径流量21.5亿m3。流域属典型的高原大陆性气候，特点是：气温垂直变化差异明显，日较差大，年较差小；降水稀少，时空分布不均，年际变化不稳；日照充足，光资源丰富，蒸发量大。根据民和县气象站观测资料，年平均气温7

5、8，全年太阳辐射量为132.7137.9千卡/cm2，年均10积温为2900，全年日照时数25002600h，气温日较差在12左右，无霜期170200天，多年平均蒸发量1670mm，流域土壤每年11月中旬封冻，次年3月中旬解冻。1.2.2气象工程所在地区属高原大陆性气候，气温垂直变化明显，冬寒夏暑，日照时间长，热量有余，气温日较差大，降水量较充足，但季节分配不均。灌区内年均气温7.8，多年月平均最高气温12.9，多年月平均最低气温-2.8；多年平均降水量在350400mm，年蒸发量1862mm；年平均风速2.0m/s，无霜期96129d，最大冻土深度约80cm。1.2.3工程地质工程区地处青藏

6、高原东部的中低山丘陵区民和盆地的南部，在构造上属祁连褶皱隆起带，第三纪以来构造运动不强。地震基本烈度为度。地貌以河谷平原为主，以、级阶地构成，另有级以上高阶地，散布在现代河谷平原边缘，遭受强烈侵蚀，已不是平原形态。区域内地层自老至新出露的有震旦系、寒武系（中上统）、奥陶系、志留系（下统）、二叠系、三叠系（上统），侏罗系、白垩系、第三系和第四系。地层发育不完全，缺失较多。受大地构造控制，地层在空间分布上很不均平衡。灌区地表均为松散岩层所覆盖，主要以黄土状砂质粘土、中更新世晚期风成黄土（老黄土）和广泛覆盖在低山丘陵表面的上更新世风成黄土组成，其下为冲积或冰水堆积的砂卵石层，在有基座分布的河段，多不

7、超过米，在内迭阶地河段地区可达3050m。本地区是流域内地势相对较低的地区，是第四系松散堆积物发育的地段，蓄存着较丰富的地下水。地下水主要是具有自由水面的潜水，河谷潜水与河水之间存在着较密切的互补关系。本工程干渠所经地段地层岩性较均一，主要为各种成因的黄土，渠道途径沟口处偶见砂砾土。据工程地质初步勘查，渠道及渠系建筑物主要工程地质问题是黄土层的渗漏和渗漏带来的边坡稳定问题。灌区土壤以灌溉栗钙土为主，成土母质为次生黄土，土壤有机质含量高，为1.71.88%，全氮含量0.093%，全磷含量0.072%，全钾含量较高为2.23.4%。1.2.4工程规模该工程控制灌溉面积为1900亩。主要建设内容是干

8、渠防渗衬砌及渠系建筑物维修改建。建设主要任务是完成干渠防渗衬砌及相应建筑物建设。防渗衬砌长度为6.15km，渠系建筑物有便桥20座、斗门30座，跌水10座。1.2.5工程施工与管理工程施工以人工为主、机械为辅。按照“三制要求”，应选择有资质的专业队伍承建，并委托有资质单位进行质检和监理。全部工程计划施工期为2个月。工程完工后，进一步健全灌区管理机构，深化灌区体制改革，完善管理制度，培训管理人员，开展科学试验，建立技术档案，加强用水管理、工程管理和经营管理，使管理工作逐步走向正规化、科学化，制度化轨道，努力实现节水又增产。1.2.6主要工程量及概算投资工程主要工程量及投资：土石方0.58万m3、

9、砌石81m3、砼与钢筋砼909m3；共需水泥235t、木材2m3、钢材0.15t、砂子576m3、块石90m3、砾石800m3；耗用劳力0.55万工日；工程概算总投资为105.12万元。1.3结论与建议工程区交通便利，基础条件良好，干部、群众接受新技术、新科技的意识强烈，对工程的建设有着很高的积极性。工程规模适当，技术简单，无大的工程地质和技术难题。工程的建设可推动节水灌溉事业的发展。提高灌溉保证率和农作物产量，给农业结构调整和可持续发展创造有利条件，对振兴地区经济，加强民族团结，实现农业现代化目标有着重要的作用，同时可提高水的利用率，改善区域生态环境。其经济效益、生态效益、社会效益显著，节水

10、效益明显。建议有关主管部门及早审批，尽快付诸实施。2.气象与水文2.1流域概况本工程主要自湟水河引水灌溉。流域属典型的高原大陆性气候，特点是：气温垂直变化差异明显，日较差大，年较差小；降水稀少，时空分布不均，年际变化不稳；日照充足，光资源丰富，蒸发量大。根据民和县气象站观测资料，年平均气温78，全年太阳辐射量为132.7137.9千卡/cm2，年均10积温为2900，全年日照时数25002600h，气温日较差在12左右，无霜期170200天，多年平均蒸发量1670mm，流域土壤每年11月中旬封冻，次年3月中旬解冻。气象特征值见表21。表21 气象特征值表气象站名气温（）10积温()年日照时数(

11、h)无霜期(d)年总辐射量(千卡/cm2)大风日数(d)平均风速(m/s)观测年限(年)年最高年最低年平均民和30-2278290025002600170200132.7137.9259.0202 降雨特征项目区内无降雨观测站，参考距流域30km的民和县水文站资料，其多年平均降水量353.9mm，降水在季节上分配不均，全年降水主要集中在夏秋，79月降水历时短且强度大，降水量占全年的61.4%，冬季（122月）降水只占全年的1.8%。 2.2气象下川口村渠道老化维修工程，地处青藏高原东部、深居内陆，受太平洋与印度洋水气影响不大，所以除降水少、蒸发量大，气候干旱，冷季长，暖季短，光照充足，太阳辐射

12、强，气温日较差大，年较差小，冬寒夏暑，昼热夜凉，干湿季分明，雨热同季等内陆高原的气象特征，还具有气温与雨量垂直变化大等气候特征。根据民和县农业气候手册，流域内年平均气温7.8，年平均最高气温为14.9，年平均最低气温为2.2，多年月平均最高气温为10.8，月平均最低气温为-2.8，气温日较差为115132，年较差为251271问，大于零度的积温26003000，其天数约为185天，年日照时数为2609h，年总辐射量为每平方厘米125千卡。降水时空分布很不均匀，相对较集中，降水地域差异大，灌区降水量约在350400毫米间，正常年间七、八月份降水量约占全年总降水量的60以上，且年际差异大，由于灌区

13、干旱少雨而多风，蒸发量大，多年平均年蒸发量约在1862毫米，约大于年降水量的三倍以上。其他气象条件，湿润系数为040一045问，属干旱区，平均风这约2米秒，最大风速为18米秒，冬季地面最大冻深约08米，平均无霜期96129d，每年的11月至次年3月为冰冻期，出现的最大冻土深度为0.8m，一日最大降水量78.848.7mm，相对湿度6257%，最大积雪深度为2117cm，多年平均地温为5.77.8。2.3径流湟水河由于所处的地理位置、地质构造、植被条件和气候的特点，决定了湟水为大陆性季风区雨源性河流。雨季流量大，峰现时间短；枯季流量小，主要是地下径流、融冰雪水补给，径流较稳定。径流量随季节的变化

14、而变化。123月为枯水期，月径流量占年径流量的5%，710月为丰水期，月径流量占年径流量的40%以上，46月和11月为平水期或过渡期，月径流量占年径流量的12%左右。径流的年际变化也较大，年径流变差系数CV值一般在0.20.35之间，历年最大、最小年径流的比值23之间，个别的可达到4。暴雨是形成湟水河洪水的最主要原因，尤其是中上游地区降雨的机率较多，一般呈北向、东南方向沿河而自上而下移动，属于暴雨径流的恶劣遭遇，大多历时短，雨强大，洪水涨落快，来势猛。2.4水质下川口村渠道维修工程主要引湟水河，丰水期：由于自净能力强，水质清洁，能满足生活及工农业用水；平水期：河段水质亦能满足生活及工农业用水要

15、求；枯水期：河流自净能力明显减弱，河段污染加剧，但水质尚清洁，也能满足工农业用水需求。从灌区多年运行情况看，水质对水工程建筑物无危害。3.工程地质3.1区域地质概况该工程位于民和县县城东部，地势自西向东倾斜，地貌以河谷川地为代表，从中更新世起，形成多级河流阶地和盆地丘陵地貌。本区出露为元古界前震旦系变质岩系构成的基底岩系，上侏白垩纪属山间盆地沉积，新生代为盖层沉积，其上为第三系及第四系。第三系为上新统临夏组，岩性为浅红色中粗砂岩、砾砂岩、砂砾岩、细砂岩、砂质泥岩及粘土质岩等。第四系有下更新统的砾岩、砂砾岩、中上更新统的黄土类土，上更新统崩积、坡积及河流冲积砂卵（砾）石，全新统冲积砂（卵）砾石，

16、冲沟洪积碎石夹砂砾土，崩、坡积碎石土等。本区地处祁吕贺兰“山”字型构造体系前弧西翼的一部分（祁吕系）与河西系构造的复合部位，其构造形迹按展布规模划分为西北面的当蕊五台山隆起和民和、临夏坳陷带。自晚更新世以来无明显的断裂活动和构造形变迹象，属区域构造相对稳定地区。地震基本烈度为7度。工程区地层为第三系红色岩层与第四系冲、洪积层，岩性主要为粘土岩、砂岩、砾岩、砂卵（砾）石、碎石土、黄土类土等。灌区地表均为松散岩层所覆盖，主要以黄土状砂质粘土、中更新世晚期风成黄土（老黄土）和广泛覆盖在低山丘陵表面的上更新世风成黄土组成，其下为冲积或冰水堆积的砂卵石层，在有基座分布的河段，多不超过m，在内迭阶地河段地

17、区可达3050m。3.2水文地质条件本地区是流域内地势相对较低的地区，是第四系松散堆积物发育的地段，蓄存着较丰富的地下水。地下水主要是具有自由水面的潜水，河谷潜水与河水之间存在着较密切的互补关系。干渠沿线冲沟切割严重，地下水排泄条件良好。因此，渠道沿线大面积的含水层不存在。大气降水和渠道渗水在渗入黄土层后缓慢流动，在湟水河、地势低洼地排泄或形成沼泽地，但均位于河床地带，对渠道边坡稳定无直接影响。3.3地质构造及地震工程区在地质构造上位于祁连山褶皱系中间隆起带南部。在大地构造上，处在祁吕贺兰“山”字型构造前弧西翼多字型褶皱带。主要构造线为北西西向，受构造控制的中新生代坳陷带，也呈北西西向分布。在

18、燕山运动时期，本区发生了断裂凹陷，形成了许多山间盆地，沉积了较厚的第三系红层，喜马拉雅运动使第三系地层发生了平缓的褶皱和断裂以后，又受长期的侵蚀和剥蚀，第四纪又堆积了较厚的黄土。民和盆地总体褶皱形态表现为一个大型向斜盆地构造，由第三系组成轴向东西的平缓向斜，倾角10200，呈波状起伏。区内新构造运动较为明显，总体趋势以隆升为主。其特点沟谷多呈“V”型谷，流域内沟谷比降较大，东西两侧岩层存在明显上升差异，地形上的不对称等。根据国家地震局90年版中国地震烈度区划图（四百分之一），该区域地震基本烈度为度。3.4渠道沿线工程地质条件渠道全长7.3km，位于湟水河右岸的级阶地上。基础岩性为第三系红层、第

19、四系洪积，风积成因的黄土。存在的主要地质问题是：该黄土具大孔隙结构，垂直节理发育，渗透系数可达0.20.5m/d，属中等透水性壤土，因此，建议进行砼防渗处理。本段无地下水活动，对渠道边坡稳定是有利的。3.5土壤灌区土壤以灌溉灰钙土、栗钙土为主，成土母质为次生黄土，土壤有机质含量高，为1.71.88%，全氮含量0.093%，全磷含量0.072%，全钾含量较高为2.23.4%。3.6天然建筑材料工程所用天然建筑材料主要为混凝土粗、细骨料和块石料。根据调查，混凝土粗、细骨料可在15.0km远处的金星开采场拉运，岩性主要为花岗岩、砂岩等，质地坚硬，使数量、质量满足要求。4.工程任务与规模4.1渠道衬砌

20、的原则和任务4.1.1指导思想以本世纪初农业和国民经济、社会发展对水利的要求为依据；建设高标准节水型灌区，实现地区水资源可持续利用，农业可持续发展为目标；以国家实施西部大开发，逐步缩小地区差距的发展战略为契机；以节水增效为中心；依靠科技进步，因地制宜，对灌区进行续建配套和节水改造，努力提高渠系水利用系数，提高农作物产量，增强农业发展后劲，增加农民收入，改善区域生态环境。4.1.2规划设计原则（1）遵循确保重点，兼顾一般，注重实效的原则。重点是：灌区已建骨干工程节水改造和斗渠田间配套。（2）坚持从实际出发，因地制宜，量力而行。以现有灌溉工程节水改造为主，以灌溉渠道防渗衬砌为主。（3）坚持工程建设

21、和灌区经营管理相结合，经济、社会和生态效益相统一。不断提高作物产量，努力实现农业增产、农民增收。（4）根据灌区实际，研究制定各种配套和节水改造技术措施，加强灌区用水管理和水费计收体制改革，促进灌区节水目标的实现。4.2.工程现状4.2.1工程运行现状下川口村渠道是提水灌溉工程。该工程始建于1951年，1953年全面建成灌区水利灌溉工程，至今已运行近六十年。该工程以提水灌溉为主要灌溉水源，自湟水河引水。下川口电站一座，设计流量0.22 m3/s，扬程49.5m，钢管总长480米，钢管直径300mm。渠道总长7.3km，设计引水流量0.2m3/s，渠道坡降1/800。各类渠系建筑物60座，其中农路

22、桥20座，斗门30座，跌水10座。工程自建成以来，为促进当地农业生产，改善人民群众生产、生活条件发挥了重要作用。4.2.2存在的主要问题（1）工程老化失修严重目前未衬砌的土质断面，由于长期侵蚀和冻融作用，渠道梯形断面严重变形，不规则，加之填方渠段和旁山挖方渠道，由于渗漏严重，渠道渠岸沉陷、坍塌、决口等事故不断发生，而且存在的险情隐患严重影响工程的正常运行。各渠系建筑物因冻涨、冲刷，都有着不同程度的损坏，且大多数带病运行，影响了正常的输水过程。（2）渠系水利用系数低由于渠道设计标准低，而且老化失修问题严重，渗漏问题十分突出，现状渠系水利用系数在0.45以下，加上灌溉方式单一，灌水技术落后，水量的

23、实际利用率很低，水资源浪费严重。4.3社会经济简况该工程涉及下马场垣乡下川口村，共7个社，总户数为590户，总人口2950人，劳动力人口1180人，总耕地面积3599亩，人均耕地1.22亩。全区有大小牲畜3500头（只）。其中粮食作物播种面积2200亩，粮食总产83.84万kg，平均亩产381.1kg；玉米、蔬菜及果类播种面积1399亩，总产84.65万kg，平均亩产605.1kg。农民人均收入3800元。工程的建成，为民和地区农业生产的发展起到了很大的作用，为促进灌区经济的持续发展有着不可估量的推动力。4.4工程建设的必要性4.4.1必要性下川口村渠道维修工程位于马场垣乡下川口村，涉及农田灌

24、溉面积1900亩，是民和县的主要产粮区。这里气候温和、光热充沛，土地集中，土壤肥沃，适宜小麦、蚕豆、玉米、洋芋、蔬菜等多种作物生长。但近年来由于灌区设计标准偏低，工程设施简陋，渠系建筑不配套，渠系水利用系数低，加上灌溉方式单一，灌水技术落后，灌溉水的有效利用率很低，水量浪费严重；目前在渠道输水能力下降的情况下，灌区实际用水量逐年增加，下游灌溉用水供需矛盾日渐突出，造成上、下游在干旱季节争水、抢水，水事纠纷日益加剧，这些都严重制约着灌区农业的发展。因此，进行灌区维修改造，提高渠系水利用系数，有效合理地利用水资源，充分挖掘节水潜力，是解决灌区水的供需矛盾的一项重要战略技术措施，该工程的实施，对民和

25、地区，乃至全省节水灌溉事业的发展将起到积极的促进作用。工程的建设是十分必要的。4.4.2可行性（1）自然资源适宜工程的实施灌区海拔高程在17301830米之间，地势相对比较平坦，耕地集中。年平均气温2.2，全年00的积温为2800，100的积温为1576，作物生长季为185d，小麦收获后尚有400600余热。无霜期112d，日较差为12.4，有利于作物生长发育，年日照时数2609h左右，太阳总辐射125kJ/cm2a，日照时间长对农业生长十分有利，而光热潜力较大，但利用率不高，目前仅0.4%左右，如能提高到1%，小麦亩产可达484kg，蚕豆430kg，玉米377kg，增产是完全有可能的。灌溉水

26、源有保证。根据乐都大峡站的实测资料，计算得引水口处中水年（P50）的径流总量为12.233亿m3，平均流量为38.64m3/s；丰水年（P20）的径流总量为15.585亿m3，平均流量为49.12m3/s；枯水年（P75）的径流总量为10.636亿m3，平均流量为33.57m3/s。灌区设计引水流量0.2m3/s，来水远远大于用水，故水源是完全有保证的。水利工程简单易行。灌区工程建成已近60年历史，干渠渠床已大致稳定，工程是在原工程基础上进行维修改造，工程无大的技术难题，沿渠无大的不良地质条件。土地资源丰富，质量好。近几年，当地政府领导农民大搞农田基本建设，对浅山宜农坡耕地进行“坡改梯”和“旱

27、变水”改造，并积极投身于当地生态环境建设中。（2）灌区干部、群众有着极高的水利建设热情随着用水矛盾的日益加剧，广大干部群众对水利基础设施地位和节水的认识明显提高，对实施灌区改造工程建设的要求越来越迫切。根据灌区的自然条件，当地政府积极调整农业结构，按“稳粮、增油、抓蔬菜”的基本思路，加大了优质粮、油、蔬菜的种植比例，群众已初步尝到了调整种植结构带来的甜头，自觉接受新技术和积极参与农业技术改革的热情很高。因此，进行渠道维修工程，是有群众基础的。（3）基础条件好下川口村渠道位于民和县县城东部，交通便利。区内群众物质、文化水平相对较高，加之灌区地势平坦，耕地连片集中，乡与乡，村与村之间都有硬化道路通

28、行有利于工程的实施。（4）经济上合理可行工程实施后可改善灌溉年农田面积1900亩。工程的建设，预计年增产粮食10.83万Kg，年增产值21.47万元。其经济效益、社会效益、生态效益显著。同时通过提高灌区渠系水利用系数，加强用水管理，改进灌水方式，其节水效益亦十分可观。4.5设计灌溉保证率依据国家灌溉与排水工程设计规范（GB/T5021997）中的规定，干旱地区灌溉设计保证率为5075%。由于东垣渠灌区年降水量少，且时空分布不均，年蒸发量大，属干旱半干旱地区，故灌区灌溉设计保证率采用75%。4.6灌溉制度4.6.1灌溉面积的确定该工程控制灌溉面积1900亩，主要为农田面积，无大面积的成片林地。4

29、.6.2灌区灌溉制度设计（1）概述该工程主要以下川口电灌站供水。该村1900亩灌溉面积中作物种植比例为：小麦80%、油料10%、玉米10%、蔬菜10%、豆类10%。（2）渠系水利用系数和灌溉制度该工程灌溉渠系自流灌区分为干渠、斗渠、农渠三级渠道；提灌区自干渠提水，分为分干渠、斗渠、农渠三级渠道。干、斗渠渠系水利用系数结合渠道通过地段的土壤特性和渗透系数，通过计算，并参考灌区有关资料，考虑灌区内原有的农渠可继续利用。渠系水利用系数为：干渠干=0.92；提灌区分干渠分干=0.92；斗渠斗=0.90；农渠农=0.85，灌区田间水有效利用系数为0.85。灌区渠系水利用系数为提渠=干分干斗农=0.920

30、.920.900.85=0.647；灌区灌溉水综合利用系数为提综=提渠田=0.6470.85=0.55。灌溉制度表作物名称作物种植比例(%)面积(亩)灌水次数灌水时间天数(天)灌水定额 (m3/亩)灌溉定额 (m3/亩)净灌水率(m3/s/万亩)灌溉水利用系数小麦60%1140冬灌15/1130/1115802000.444 0.55118/330/312600.417 218/530/512600.417 油料10%190冬灌7/115/128802000.139 110/415/45600.167 25/510/55600.167 蔬菜10%19015/610/65801400.222 210/715/75600.167 豆类10%19015/310/35701250.194 210/715/75550.153 玉米10%190冬灌1/119/118801400.139 115/320/35600.167 220/525/55600.167 根据调整后各作物种植结构，确定灌区作物灌水次数为：小麦、玉米、油料为3次，蔬菜、豆类为2次。大田作物每次灌水定额60-80m3/亩不等。经计算，设计净灌水率为0.5m3/s/万亩。4.6.3灌区灌溉用水量下川口村渠道工程设计灌溉面积1900亩，根据灌溉面积、灌溉制度，可计算出灌区总灌溉水量62.354104m3。下川口村渠道年灌溉需水量