黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告.pdf
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1、 黄河水土保持生态工程小流域坝系工程 可行性研究报告 黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 前 言 2003 年以来,黄委启动实施了黄土高原地区的淤地坝建设,对有效控制水土流失、减少入黄泥沙、确保黄河长治久安具有十分重要的作用,是提高当地水资源利用率、促进农村产业结构调整、改善生态环境、全面建设小康社会的需要。XX 区淤地坝建设在各级领导和上级业务主管的高度重视和亲切关怀下,先后完成了宁夏黄土高原地区 XX 市 XX 区张易河淤地坝坝系工程可行性研究报告和宁夏黄土高原地区 XX 市 XX 区西川小流域淤地坝坝系工程可行性研究报告,并立项建设。在项目实施过程中,建设单位在项目组织、建
2、设管理等方面积累了丰富经验。对于改善当地农业生产条件,有效拦减入黄泥沙,提高水资源利用率,促进区域水土资源的全面开发利用和当地经济社会可持续发展,改善区域生态环境,实现项目区生态安全和粮食安全等方面取得了显著的成效。根据宁夏回族自治区水利厅水保局总体部署,近期选择XX 市 XX区 XX 小流域开展前期工作。XX小流域位于宁夏南部山区的XX市XX区东部,是回族聚居地之一。流域内干旱少雨,自然灾害频繁,民众生活困难。坝系工程建设可改善该流域生态环境和群众生产生活条件,促进流域物流、资金流和信息流发展,加快建设小康社会步伐。黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 为了科学合理地开展XX流域
3、坝系建设,受XX市XX区水利局委托,XX市水利勘测设计院于2006年2月3月组织技术人员编制完成了黄河水土保持生态工程宁夏回族自治区XX市XX区XX小流域坝系工程可行性研究报告(以下简称可研报告)。本次可行性研究根据有关技术规范和技术标准,在实地勘测的基础上,通过分析流域沟道特征、水土流失规律、建坝资源、坝系建设现状、运行现状及存在问题,结合流域经济发展方向,提出了坝系建设总体建设方案。坝系工程建设完成后将对当地生态、经济、社会的改善和发展等起到积极的促进作用。可研报告完成后,由自治区水利厅水保局初审修改后上报黄河上中游管理局,2006 年 10 月 1516 日,黄河水利委员会在宁夏XX市组
4、织召开会议,对可研报告进行了审查。参加会议的有黄委科技委、水保局,黄河上中游管理局,宁夏水利厅水保局,XX 区水土保持工作站及设计单位 XX 市水利勘测设计院的专家和代表。与会专家实地考察了 XX 小流域,对骨干坝坝址进行了察勘,听取了设计单位的汇报,审阅了有关资料,经过讨论,提出了黄河水土保持生态工程宁夏回族自治区 XX 市 XX 区 XX 小流域坝系工程可行性研究报告修改意见,按照修改意见,我们组织工程技术人员进行了认真、细致的修改,现提交修改后的报批稿。本次可研工作由于任务重、内容多、要求高、涉及范围广,加之水平所限,难免有不妥之处,恳请各位专家批评指正。黄河水土保持生态工程小流域坝系工
5、程可行性研究报告 目 录 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 8
6、4 黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 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.
7、2 建议 110 附表 附图 XX 小流域沟道组成结构图 黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 XX 小流域社会经济现状图 XX 小流域水土流失及水土保持现状图 XX 小流域淤地坝分布现状图 XX 小流域坝系工程布局图(推荐方案)XX 小流域坝系工程布局图(比选方案)附件 附件 1 XX 流域坝系投资估算分析报告 附件 21 XX 流域坝系工程下李堡骨干坝初步设计报告 附件 22 XX 流域坝系工程李堡中型淤地坝初步设计报告 附件 23 XX 流域坝系工程牛圈湾小型淤地坝初步设计报告 XX 小流域坝系工程特性表 小 流 域 名 称 XX 项目 单位 数量 建 设 地 点 宁夏 XX
8、 市 XX 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
9、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 3 1796.08 工程现状 数量 骨干坝 座 石子 3 2243.51 中型坝 座 块石 3 2968 小型坝 座 6 混凝土管 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
10、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.
11、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 黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 1 综合说明 XX 流域位于宁夏回族自治区 XX 市 XX 区东部,距 XX 市城区 40 公里,是清水河的一级支流杨达沟的上游部分(见 XX 流域地理位臵图),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/km2a,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
12、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XX 县水利概要等有关规范、规定和科研
13、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,占流域总面黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 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 130 hm2,栽植水土
14、保持灌木林 130 hm2,人工种植紫花苜蓿 150 hm2,坡面治理措施面积共计 4.1 km2。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
15、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。XX 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。黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 2 基本情况 2.1 自然条件 2.1.1 地理位臵 XX 小流域位于宁夏 XX 市
16、XX 区,距 XX 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 10610501061240、北纬 361736360412之间。(见 XX 流域地理位臵图),流域总面积102.00 km2。2.1.2 地质地貌 XX 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。XX 流域地处黄土丘陵沟壑区第二
17、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 15531800m,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%(XX 流域土地坡度组成详见表 2-1,附表一)。黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 表 2-1 XX 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
18、%hm2%hm2%hm2%hm2%hm2%全流域 104834 10 28 202527 1986 400420 3926 216010 21 18 96164 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
19、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 黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 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
20、 6.4,大于 10的积温为 2550,无霜期140 天,年蒸发量 1120.0mm。XX 流域气象特征值详见表 2-2。表 2-2 XX 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 XX 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 69 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
21、度大,是形成高含沙洪水和产生水土流失的主要原因。XX 流域降水特征值表详见表 2-3。表 2-3 XX 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。受年内降黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告
22、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,XX 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 XX 市水文站资料,XX 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
23、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855 kg/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(DB64/6400P65 00100689),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:黄河水土保持生态工程小流域坝系工程可行性研究报告 H24p=kpH24 (21)
24、式中:H24p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,查皮尔逊型频率曲线表,不同频率所对应的模比系数 kp值见表 24。表 24 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(21)计算不同频率 24h 设计暴雨量见下表 2
25、5。表 25 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;20km
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