沥青混凝土心墙坝设计说明.doc

沥青混凝土心墙坝设计说明

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2020年4月19日
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毕业设计说明书

题 目：青海省都兰县哇沿水库大坝设计
学 生 姓 名： 孙燕维
学 号：
指 导 教 师： 徐晓英 孙凡
专 业 年 级： 级水利水电工程
所 在 班 级： 水利水电工程（1）班
完 成 日 期： 6月11日
答 辩 日 期： 6月15日

青海省都兰县哇沿水库大坝设计
设计总说明
中文说明
本毕业设计来源于青海省水利水电勘测设计研究院
设计项目主要依据
（1）《都兰县察汗乌苏河流域综合规划》；
（2）《都兰县国民经济和社会发展“十一五”规划》；
（3）《青海省“十一五”水利发展与安全规划》；
（4）其它有关规范等。
哇沿水库在海西州都兰县境内，位于察汗乌苏河的中下游河段上，水库坝址距上游吐鲁番王陵墓群3.1km，距下游的热水乡12.5km，距下游的“109”国道察苏大桥18km，距都兰县城——察汗乌苏镇27.5km。哇沿水库工程任务以灌溉和供水为主，改进现状农田灌溉面积2.99万亩，控制新增设施农业面积0.1万亩，控制新增经济林灌溉1.0万亩；为城镇和新增工业项目提供水源保障。
此次毕业设计承担都兰县哇沿水库工程可行性研究阶段坝体设计部分工作。
根据已有的原始资料和该处地形图进行设计，主要内容有：哇沿水库工程坝址的选择；哇沿水库水利调节、调洪计算；坝型、坝高及坝体基本剖面的确定；坝体的渗流分析，确定防渗体系；坝体稳定分析和坝基处理；坝体与坝基、岸坡及其它建筑物连接。并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。结合设计组中其它成员关于溢洪道和导流放水洞设计，完成由大坝、溢洪道和导流放水洞三大建筑物组成的哇沿水库枢纽工程的设计。

关键词：土石坝，筑坝材料，沥青混凝土心墙，防渗体，排水体，护坡，渗流稳定分析

Design General Information
Graduation from the Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute of Qinghai Province
The main basis for design projects
(1) "Dulan County Chahanwusu River Basin Comprehensive Plan";
(2) "Dulan County, economic and social development" Eleventh Five-Year "plan";
(3) "Qinghai" Eleventh Five-Year "plan water development and security";
(4) other relevant norms.
Wayan Haixi along the reservoir in Dulan County, located in the middle and lower reaches of the river Chahanwusu River, the reservoir dam upstream from the Tomb Tombs in Turpan 3.1km, hot water from the lower reaches of rural 12.5km, from the lower reaches of the "109"State Road, Cha Su Bridge 18km, from Dulan county - Chahanwusu Town 27.5km.Wow along the reservoir engineering tasks for irrigation and water supply, improve the status of an area of 2.99 million mu of farmland irrigation, control of new facilities in an area of 0.1 acres of agriculture, control of new 1.0 million mu of forest irrigation; and new industrial projects for the town to provide water protection.
The graduation bear wow Dulan County along the reservoir dam feasibility study stage design part of the work.
According to the existing data and the topography of the original design plans, the main contents are: wow along the reservoir dam site selection; wow along the reservoir water regulation, regulation computation; dam type, dam height and determine the fundamental profile of the dam;dam seepage analysis to determine the impervious system; dam stability analysis and treatment of the foundation; dam and foundation, slope and other buildings connected.And are required to draw the corresponding floor plan and sections.With other members of the design team on the design of the spillway and the outlet hole to complete the dam, spillway and outlet hole for the composition of the three buildings UOB Reservoir Project design.

Key words: dam, dam material, asphalt concrete core wall, impervious, water bodies, slope, seepage and stability analysis.

目 录
1绪论 1
2哇沿水库工程基本资料 3
2.1 地理位置及任务 3
2.2 水文与气象 3
2.2.1 流域概况 3
2.2.2 气象概况 3
2.2.3 水文概况 3
2.2.4 洪水 4
2.2.5 泥沙 4
2.2.6 冰清 4
2.2.7 蒸发量 4
2.3 工程地质条件 4
2.3.1 区域地质概况 4
2.3.2 坝址工程地质条件 5
2.4 天然建筑材料 7
2.4.1砼骨料 7
2.4.2 防渗土料 7
2.4.3块石料场 7
2.4.4料场综合评价 7
3工程任务及必要性 9
3.1地区经济发展状况 9
3.2工程建设的必要性 9
3.3工程任务 11
3.4径流量 11
3.5可利用水量 12
4 .水文水利计算 13
4.1 坝址选择 13
4.2 水库兴利调节计算 14
4.3水库调节 14
4.4水库特征水位选择 16
4.4.1水库调洪计算及洪水位 17
4.4.2死水位的确定 21
4.4.3正常蓄水位 23
5 哇沿水库坝体设计 25
5.1 坝型选择 25
5.2大坝设计 25
5.2.1大坝高程设计 25
5.2.2 坝顶宽度 30
5.2.3大坝坝坡的确定 30
5.2.4坝顶构造 30
5.2.5坝体防渗 30
6.坝体渗流稳定分析 33
6.1 渗流计算 33
6.1.1 计算情况选择 33
6.1.2 渗流分析 33
6.2 稳定计算 36
6.2.1 计算方法与原理 36
6.2.2坝体稳定分析 37
6.2.3 计算步骤 37
6.3 坝体排水 38
6.4坝面排水 38
6.5 坝基渗透稳定问题 39
6.6反滤层的设计 41
6.7 坝基防渗 41
6.7.1坝基渗漏计算 41
6.7.2坝基防渗 42
6.8 坝体与坝基、岸坡连接处的处理 42
6.8.1 坝体与坝基的连接 42
6.8.2 坝体与岸坡的连接 43
7．结论及建议 45
7.1结论 45
7.2建议 45
参考文献 47
致谢 49

1绪论
哇沿水库是青海省《全国中型水库建设规划》中的四座水库之一，是青海省重要的水源工程。位于察汗乌苏河的中下游河段上。工程总库容3187.12×104m3，属Ⅲ等中型工程。工程任务以灌溉和供水为主，改进现状农田灌溉面积2.99万亩，控制新增设施农业面积0.1万亩，控制新增经济林灌溉1.0万亩；为城镇和新增工业项目提供水源保障。 哇沿水库在海西州都兰县境内，位于察汗乌苏河的中下游河段上，水库坝址距上游吐鲁番王陵墓群3.1km，距下游的热水乡12.5km，距下游的“109”国道察苏大桥18km，距都兰县城——察汗乌苏镇27.5km。
《都兰县国民经济和社会发展“十一五”规划》和《青海省“十一五”水利发展与安全规划》中，哇沿水库作为“十一五”期间该地区的重要水利建设项目提出。
中国科学院地理科学与资源研究所于 编制完成的《都兰县察汗乌苏河流域综合规划》中，哇沿水库作为察汗乌苏河流域近期建设的一项关键性水利枢纽工程提出。此规划已经经过海西州水务审查，并同意于 前完成水库建设。
哇沿水库为流域控制性水资源调蓄工程。建设哇沿水库能够保障农业用水，促进农业发展；保障城镇生产用水，支持国民经济持续健康发展；保证河道内生态需水，实现水资源的可持续利用。

2哇沿水库工程基本资料
2.1 地理位置及任务
哇沿水库在海西州都兰县境内，地理位置为东经98°15′、北纬36°10′。位于位于察汗乌苏河的中下游河段上，，距下游的热水乡12.5km，距下游的“109”国道察苏大桥18km，距都兰县城——察汗乌苏镇27.5km。察汗乌苏镇距省会西宁市428km，北距海西州府德令哈市217km，西距格尔木市371km,“109”国道在城区穿过。
哇沿水库的受水区为都兰县的热水乡和察汗乌苏镇，就经济社会的现状和未来发展而言，热水乡和察汗乌苏镇能够代表整个察汗乌苏河流域。察汗乌苏河流域的地理位置在东经97°50′~99°16′、北纬35°27′~36°31′之间，流域面积4977km2
2.2 水文与气象
2.2.1 流域概况
都兰县察汗乌苏河为内陆河，属北霍布逊湖水系，位于柴达木盆地东部，发源于鄂拉山西南源的约根涌，河源海拔5092m，由东南流向西北，进入盆地以后，与夏日哈河汇合后，以潜流的形式注入柴达木河，最后流入北霍布逊湖。该河流为降水补给为主，融冰融水补给为辅的混合型补给河流，河床为砂砾石。察汗乌苏河长152km,落差1912m，河道平均比降为12.6%。
2.2.2 气象概况
察汗乌苏河流域地处柴达木盆地的东南隅，属于温带荒漠区，为典型的高原大陆性气候，其基本特征是干燥少雨，蒸发强烈，日照时间长，太阳辐射强，热量丰富，夏热冬寒，冷热变化剧烈，冬春多风。
据都兰县气象资料，该地区多年平均降雨量为194mm，而且自东向西逐渐减少，年内降雨分配很不均匀，蒸发量达1213mm，由东向西逐渐增加，空气干燥，年相对湿度37.3%，多年平均气温-1.9℃～5.1℃，平均无霜期120～185d，平均日照时数3110.2h，极端最低气温-28.5℃，极端最高气温33℃，年平均风速3.5m/s，年最大风速20m/s，风向多为正西向，最大冻土深度2.5m。
2.2.3 水文概况
1955年8月在察汗乌苏河干流曾设有察汗乌苏站，该站位于都兰县察汗乌苏关角牙合，距上游河源123km，控制流域面积4384km2，于1967年12月撤消，有1956～1967年的径流和洪水资料。
1968年3月在察汗乌苏站下游1.8km处重新设立察汗乌苏（二）站，该站距上游河源124.8km，控制流域面积4434km2，有1968～ 的径流资料（包含1973～ 渠道引水流量）及1968～1999年洪水资料。因哇沿水库与察汗乌苏（二）站同处察汗乌苏河流域，两地降水、下垫面等条件相似，故本次水文计算采用察汗乌苏（二）站为参证站。
2.2.4 洪水
察汉乌苏河流域的洪水每年有春汛和夏汛两个洪水期，春汛发生在每年的4月至5月，主要由冰雪融水形成；而较大洪水都发生在夏汛，主要由暴雨形成，洪水出现时间大多在7～9月。暴雨和洪水在时间上有良好的对应关系，一次洪水的历时约4～10h左右，洪水过程多为暴涨暴落，峰型尖瘦，历时较短，峰高量小。
2.2.5 泥沙
察汉乌苏（二）站无实测泥沙资料，在推求坝址处输沙量时，可采用临近香日德河香日德站泥沙资料，香日德站多年平均含沙量为2.572kg/m3，则坝址处多年平均含沙量为37.6万t，考虑30%的推移质输沙量，则坝址处多年平均输沙量为48.9万t。
2.2.6 冰清
察汉乌苏河流域封冻期一般从12月至次年4月中旬，封冻期一般在130d左右，冰厚0.1～0.2m。
2.2.7 蒸发量
察汉乌苏（二）站无实测蒸发资料，故根据都兰蒸发站资料，其月分配见表2-1。
表2-1 多年平均蒸发量及年内分配成果表（E601） 单位：mm
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
月值
24.1
32.5
59.3
121.7
176.5
166.1
176.6
166.8
130.8
87.9
41.6
29.0
1213
2.3 工程地质条件
哇沿水库位于青海省海西州都兰县东南部位的察汗乌苏河中下游，地理坐标东经98°07′、北纬36°14′。都兰县哇沿水库在 — 分别作了不同深度的设计工作， 6月至 10月，哇沿水库上坝址由青海省水利水电勘察设计院进行了可研阶段的地质勘察工作，相应的工作达到了可研精度要求，但由于地质条件差，因此未进行可研审查，调整方案进行下坝址工作。本次工作对上坝址进行了室内编制工作。
下坝址自 10月至 11月，由青海省水利水电勘察设计院地质队组织勘察队伍，进行了可研阶段的地质勘察工作。依据国家及行业现行有关规定及精度要求，本阶段采用了工程地质测绘、坑槽探、钻探、物探、野外和室内试验等综合勘察手段，对库区、坝址、溢洪道和导流洞等建筑物以及天然建筑材料进行了工程地质勘察工作。
2.3.1 区域地质概况
（1）地形地貌
工程区位于柴达木盆地东南部，属鄂拉山脉。察汗乌苏河发源于布尔汗布达山，为常年性河流，总体流向北西，河谷在上游多呈“V”型，至中下游多呈“U”型。区内海拔在3300m以上，相对高差400～700m，总体地势东南高北西低，属中山峡谷地貌。
工程区位于察汗乌苏河中下游，区内以剥蚀堆积地貌为主，两岸山体高大陡峻，多为尖脊状山，少量低山呈浑圆状，山体基岩裸露，两岸基岩坡体边坡较陡，多在40°～50°，局部为陡崖。山地与河谷交汇处以洪积扇和坡积裙为主，在阴坡及坡脚处有少量重力堆积物，山坡及山顶分布有残留的风积粉质粘土。
区内河谷总体呈不对称“U”型，宽窄变化较大，河谷宽多在500m以上，最宽处达数千米，葫芦状峡谷较多，河谷内阶地发育，多为内迭阶地，少量高阶地为基座阶地，阶地不对称分布。河谷两侧分布有较大沟谷十几条，部分为常年流水冲沟，其它小型沟谷都较短，沟底纵坡降较陡，多为“U”型谷，沟口处常形成洪积扇，但规模大多较小。
(2)地层岩性
工程区内出露的地层有印支期侵入岩、三迭系喷出岩及第四系松散堆积物。
（3）地质构造
工程区隶属于昆仑褶皱系的二级构造单元－东昆仑褶皱带的北缘，其北以深断裂带与祁连山褶皱系相隔，西接柴达木地块。根据沉积建造、岩浆活动、区域变质程度的不同，本区分为东北部加里东褶皱束与西南部印支－燕山期火山岩～花岗岩带，工程区位于三级构造单元印支－燕山期火山岩～花岗岩带上。区内地质构造中褶皱由于受侵入岩影响，分布零乱，在工程区附近构造主要表现为断裂。
区内区域性构造主要呈北西～北西西向展布，断裂多呈组分布，有温泉～万隆北西向断裂组、夏日哈～吉给申沟南山北西西向断裂组、察汗乌苏河北山北西～北西西向断裂组等。
在工程区附近分布的主要是察汗乌苏河北山断裂组，该组断裂分布于察汗乌苏河以北，总体走向为NW300°～310°，与察汗乌苏河走向基本平行，包括三条断层，其中南北两断层断面向南西倾，倾角为60°～70°，为正断层，中间一条则倾向北东，倾角为30°左右，为逆断层。南面断层自洛门延至东兰山，与工程区距离较近。
察汗乌苏隐伏断裂：自下西台附近沿察汗乌苏河向东延至图外，延伸长度大于70km，总体走向为NW300°，可能为一条北东向倾斜的正断层，对三迭系中～酸性喷发活动有明显的控制作用。
2.3.2 坝址工程地质条件
哇沿水库在本阶段共选两个坝址方案进行比较，分别称为上坝址与下坝址方案，两坝址相距14.5km，上坝址方案于 进行了可研阶段的地勘工作，因此本次工作主要对下坝址方案进行工程地质勘察，对上坝址方案主要进行了室内资料的编制工作。
下坝址工程地质条件
2.3.2.1地形地貌
坝址区河谷呈“U”型，河床宽430m左右，河床纵比降为7.5‰，河床地形平坦，河床两岸发育有不对称的Ⅰ级阶地，阶面高出河床5m，呈条带状分布于河床两岸。河谷两岸为中山，山体陡峻,地形坡度40°～70°，局部陡立，局部坡角处形成小型崩-坡积锥。
2.3.2.2地层岩性
坝址区基岩岩性较单一，为三迭系安山岩，呈暗绿色，以长石、辉石为主，为坚硬岩石，在坝址区两岸出露。
坝址区松散覆盖层岩性主要有第四系砂砾石层，其厚度为40～90m。根据物探资料及钻孔揭露，砂卵砾石层自上而下可分为三层：0～8m为稍密-中密的冲积砂卵砾石层，含卵石3.6%，砾石60.4%，砂32.2%左右，含泥量3.8%，结构稍密-中密，砾卵石磨圆一般，多呈次棱角-次圆状，分选一般，一般粒径3～6cm，最大粒径20cm，其成分以安山岩、花岗岩为主；6～64m为密实的冲积砂砾石层，成分及颗粒组成同上层，主要区别为结构密实，局部含泥量稍高；64～90m为冰水堆积砂卵砾石层，此层颗粒组成上较上两层稍粗，卵石含量较高，卵石含量可达20%，含泥量也较上部高，结构密实，其余基本同上层。
崩积层在坝区主要分布于左岸坡脚处，其厚度变化较大，为1～8m，岩性为碎石土层，结构松散，部分具架空结构。
2.3.2.3地质构造
坝址区构造主要为察汗乌苏隐伏断层，坝址区内小型断层不发育，根据本次工作调查，坝址区发育的断层主要有6条，见表2-2。
表2-2 坝址区断层统计表
编号
产状
宽度m
充填物
性质
位置
备注
f101
NW280°～290°NE∠70°～80°
10～20
以碎裂岩为主
张性
坝基
f2、f3对坝肩稳定有不利影响，f101对坝基渗漏及其稳定性有一定不利影响。
f1
NE10°～30°NW∠80°～90°
0.3～0.5
断层泥、压碎岩,无胶结
压性
右坝肩
f2
NW315°SW∠40°
0.2～0.4
断层泥、角砾岩,无胶结
张性
右坝肩
f3
NE75°SE∠60°
0.3-1
断层泥、碎裂岩,无胶结
张性
右坝肩

f4
NE70°SE∠80°
0.5
压碎岩、断层泥
压性
右岸坝前
f5
NE65°SE∠84°
0.1～0.3
压碎岩、糜棱岩
压性
右岸坝前
2.3.2.4岩体风化特征
根据钻孔揭露与地表调查，坝址区岩体风化层主要为强风化与弱风化两类，强风化层厚度多在1m左右，以物理风化为主，岩体多呈碎裂结构，其纵波速多在1700m/s左右。弱风化层厚度5m左右，弱风化层内节理较为发育，但多闭合，部分节理面有少量矿物蚀变现象，纵波速在 ～3000m/s。
2.3.2.5物理地质现象
坝址区物理地质现象除冲沟、风化剥蚀、冻土外，在坝址区两岸山体部分地段还有岩体的卸荷现象，多存在于边坡较陡处，由于节理的切割与岩体风化，在卸荷带下部多形成坡崩积碎块石锥。根据本次工作调查，在坝肩处卸荷带水平向纵深最大在5m左右，基本以弱风化下限为界。
2.4 天然建筑材料
哇沿水库下坝址拟建坝型为当地材料坝，主要建筑物有土工膜斜墙砂砾石坝、溢洪道、导流洞等。根据水工建筑物类型，设计提出天然建筑材料设计需用量砂砾石料约为110×104m3，块石料20×104m3，未作砼骨料的勘察要求。
2.4.1砼骨料
由于本工程砼骨料需用量较少，而库坝区砂砾石丰富，因此本次工作未选取专门的砼料场，而对下游砂砾石料作了砼骨料室内试验分析，以评价作为砼骨料的可能。下游料场砂砾石作为砼骨料，其粗骨料各项指标中除碱活性需进一步判别外，其余指标均满足规范要求，细骨料中含泥量较高，堆积密度稍小，碱活性需作进一步判定外，其余指标可满足规范要求，建议细骨粒洗泥后使用。
2.4.2 防渗土料
根据本次工作调查，工程区附近没有可集中机械化开采的大规模土料场分布，区内可作为防渗土料场的地层主要为第四系风积、冲洪积成因的粉质粘土层，该层土主要分布于各冲阶地的表层，分布面积虽广，但厚度较小，不能进行集中机械化开采。本次按就近原则，在坝址上游两岸的阶地上各选了一个防渗土料场，总计储量达25.75×104m3，由于防渗料分布较广，因此设计也可根据方案布置，就近选择下游二级阶地表层的粉质粘土做为防渗料。
2.4.3块石料场
经本次工作勘察，块石料初选于坝址上游2.1km处的左岸山体处，块石料岩性为灰白色花岗岩，料场内花岗岩基本裸露，局部表层覆有0.5～1m的坡积粉质粘土层，花岗岩为中粒结构，块状构造，岩体表层强风化层厚度3～4m，岩体内节理裂隙发育较少，总体较完整。
根据工程类比，花岗岩石饱和抗压强度60～100Mpa，属坚硬岩石，软化系数0.75～0.84，岩石干密度为2.69kg/cm3，冻融损失率较小，为较好的块石料料源，质量能满足规范要求。料场分布范围较大，储量丰富，能满足设计需用量。
2.4.4料场综合评价
从上述可知，哇沿下坝址附近砂砾料储量较为丰富，其质量满足规范对堆石料的要求，本次勘察查明的砂砾石勘察方量总计为568×104m3，大于设计需用量的3倍，满足规范要求。
坝址区附近的砂砾石做为砼骨料，可能存在潜在碱活危害，需进一步判别，细骨料中含泥量较高，需洗泥后使用，粗细骨料其余指标可满足规范要求，储量较大。
坝址区附近的粉质粘土层，可作为防渗土料使用，质量能满足规范要求，但粉质粘土层分布厚度较小且不均匀，开采较为困难。本次勘察总体方量为25.7×104m3，仅能满足坝体防渗料需求，当库区如采用防渗土料防渗时，则方量不能满足规范中勘察方量大于三倍需求量的要求，而且该类防渗料在水平防渗时易受冲刷，因此建议水平铺盖时采用土工膜进行防渗。
坝址区花岗岩作为块石料，其储量丰富，质量好，能满足规范和设计要求。

3工程任务及必要性
3.1地区经济发展状况
哇沿水库的受水区为都兰县的热水乡和察汗乌苏镇，就社会经济的现状和未来发展而言，热水乡和察汗乌苏镇能够代表整个察汗乌苏河流域。察汗乌苏河流域的地理位置在东径97°50′～99°16′、北纬35°27′～36°31′之间，流域面积4977km2。
察汗乌苏河流域内的行政区为都兰县的察汗乌苏镇和热水乡，是一个以汉族为主，蒙古族为主体少数民族，汉、蒙、藏、回、土、撒拉等19个民族组成的多民族聚居区。
流域总人口2.883万人，其中城镇人口0.802万人，农村人口2.081万人，城镇化率为27.82%。 国内生产总值（GDP）为2.45亿元，工业增加值为1.19亿元。流域内耕地面积为7.83万亩，农田灌溉面积6.88万亩，林地灌溉面积为1.45万亩，草场灌溉面积0.95万亩，农林牧总灌溉面积为9.28万亩。流域内牲畜为14.2万头（只），其中大牲畜0.9万头，小牲畜13.3万头（只）。
3.2工程建设的必要性
哇沿水库为流域控制性水资源调蓄工程，水库的建设对流域国民经济发展和水资源总体配置将产生重大的影响。因此必须要从流域水资源开发利用的全局出发，以水资源的可持续利用为原则，以水资源的高效利用、合理配置为目标，以流域水资源开发利用现状、国民经济发展规划及未来水资源供需形势为依据，对水库建设的必要性进行论证。
（1）保障农业用水，促进农业发展
①哇沿水库工程实施后，现状农业灌溉能够得到保证
察汗乌苏河流域光热条件好、土地资源丰富，但流域干旱少雨，基本上没有旱作农业的条件，以灌溉农业为主。流域内的热水灌区和察苏灌区从上世纪五十年代开始建设，耕地面积一度达到10万亩。从上世纪九十年代开始，察汗乌苏河进入水资源系列的枯水段，农业灌溉严重缺水，导致大量耕地撂荒。
流域耕地面积为7.83万亩，农林牧总灌溉面积为9.28万亩，对流域现状农林牧灌溉面积按照设计枯水年来水量进行供需分析后，保证灌溉的面积为3.71万亩，不能保证灌溉的面积为5.57万亩。由于缺水，农业灌溉大多达不到蓄水灌溉定额，特别在5～8月份关键灌溉期的严重缺水，导致单位亩产低下，亩产仅300kg左右。同时由于缺水，灌区轮灌面积达2.8万亩之多。另外，由于水资源在时间上分配的不均匀性，导致灌溉管理无法按灌溉制度科学进行，一般有水多灌，少水少灌，作物生长需水不能及时补充，致使产量低而不稳，这也反映出流域农业灌溉严重缺水的现象。
经过实施哇沿水库工程，流域现状缺水的农田能够得到灌溉保证。农作物灌溉需水得到保证后，产量将会有较大的提高，亩产能够从当前的300kg提高到500kg以上。
②哇沿水库工程实施后，利用新增供水量，促进种植结构调整
当前流域农田灌溉面积为6.88万亩，按照2030年农村人口计算，人均灌溉农田面积为2.3亩，约为我省当前的平均水平（根据 青海省国民经济发展和统计公报计算为0.8亩）的3倍。因此，农业的发展要改变以往重开轻种、广种薄收、粗放经营的方式，以优化种植结构、提高农作物质量为主，在提高当前耕地利用效率的基础上，扩大发展优势作物种植面积。
流域气候干旱、夏季炎热、日照时间长，昼夜温差大，具有得天独厚的枸杞生长自然条件。柴达木地区的枸杞个体大、糖份高，具有较好的药理性能和药用价值，销售势头旺盛，供不应求。枸杞是一种多年生灌木，其根系发达，对土壤的适应性较强，具有保持水土、防风固沙、改良土壤等作用。规划利用当前的撂荒地发展1.0万亩枸杞林，在促进流域生态环境良性化发展的同时，增加农民收入。
近年来察汗乌苏地区已经培育开发了白灵菇、茶树菇、鸡腿菇等十多种食用菌系列产品，生产已经初具规模。规划利用当前的撂荒地发展1000亩设施农业，以食用菌栽培为主，适当发展一定面积的大棚蔬菜，以提高农民收入和生活水平。
（2）保障工业用水，支持国民经济持续健康发展
随着柴达木循环经济试验区的逐步建成，其强大的辐射作用，给流域工业发展带来前所未有的机遇。流域规划发展的工业项目有：生铁冶炼项目、3万吨新型超微细二氧化硅功能性化工材料生产项目、8万吨纳米硅材料项目、高长径比硅灰石功能材料生产项目、硅灰石开发项目、硅微粉项目、石墨项目等。可是流域现状缺水严重，新发展工业项目的取水问题难以解决，工业项目的实施受水源的限制变得十分困难。
经过实施哇沿水库，在解决农业缺水后， 能够向工业新增供水348×104m3，2030年新增供水444×104m3，累计新增792×104m3，基本满足流域未来新增工业项目的用水需求。
随着工业的发展，必然会带动建筑业和第三产业的发展，流域国民经济将逐步走向持续健康发展的道路。预测到 ，国内生产总值达到7.31亿元，年均增长14.62%，人均GDP达到2.19万元。到2030年，国内生产总值达到22.04亿元，年均增长7.64%，人均GDP达到5.04万元。
（3）保证河道内生态需水，实现水资源的可持续利用
察汗乌苏河属于柴达木盆地的内陆河，最终汇入下游的霍布逊湖，维持河道生态和保护下游湖泊湿地生态的意义不言而喻。但当前流域农业灌溉缺水严重，在灌溉季节，河道基本上处于断流状态，河道基本功能得不到保证，一系列生态问题将逐步显现。灌溉农业与生态之间出现了严重的争水现象，这种现象在内陆河流域比较普遍。比如甘肃省的民勤盆地，由于对水资源无节制的开发导致湖泊干涸、土地荒漠化，生态环境的恶化已经对本地区人民生活构成严重威胁，甚至对周边的兰州市及肃中地区的环境质量产生重大影响。
从地区的长远发展来看，维持河道生态和保护下游湖泊湿地生态是非常重要的。可是只强调河道和湖泊湿地生态保护的重要性，而不去解决国民经济缺水的根本问题，在当前流域严重缺水的状况下是难以做到的。
经过实施哇沿水库工程，流域农业缺水问题解决后，河道内生态需水量也得到保证。在哇沿水库断面和察汗乌苏水文站断面，75%枯水年河道内下泄水量分别不小于2299×104m3和2555×104m3，占多年平均径流量的10～20%。流域内消耗的水量为4994×104m3，占多年平均水资源量的30.2%，未超过世界公认的水资源合理开发利用的警戒线（40%）。
3.3工程任务
在哇沿水库实施以前，流域缺水深度在18%以上，主要在5月、6月、8月三个月缺水。在这种状况下，农业和其它行业之间的需水矛盾难以协调。如果首先保证其它行业用水，农业的缺水状况将越加严重，如果尽量满足农业用水，其它行业的发展将受到限制。
综合考虑流域实际情况和各行业的用水需求，把流域用水户分为三类：第一类指城乡居民生活、现状工业、建筑业和第三产业、城镇生态、牲畜、灌溉林地和河道内生态，这些行业是流域经济活动的根本，其用水首先要得到保证；第二类指农业灌溉中的农田和草场，关系到地区农牧民的生活，要在保证第一类用水户的前提下，经过各种工程措施尽量去满足；第三类指新发展的工业、设施农业、经济林等用水户，关系到地区经济的发展，要在保证第一类和第二类用水户的前提下，经过各种工程措施来提供水源保障。
根据流域用水户的分类，分别确定流域现状供水工程和拟建工程的任务。现状供水工程包括引水工程和西台水库，其任务是在保证第一类用水户的前提下，尽量满足第二类用水户。拟建工程指哇沿水库，其供水任务是结合现状供水工程满足第二类用水户，为第三类用水户提供水源保障。至此，流域内现状和规划水平年各用水部门的用水得到保障，各行业的供水次序也初步确定。
根据流域水资源规划成果和上述的分析，确定哇沿水库是一个综合利用水库，其工程任务以灌溉和供水为主。灌溉任务主要是：改进现状农田灌溉面积2.99万亩，新增设施农业面积0.1万亩，新增经济林灌溉1.0万亩。供水任务主要是：为城镇和新增工业项目提供水源保障。
3.4径流量
哇沿水库坝址以上流域面积为4125km2，坝址处多年平均流量为4.63m3/s，径流量14601×104m3。考虑到水库供水量中农业灌溉占82%，因此以枯水年（75%）年径流作为调节计算的来水资料。枯水年（75%）流量为2.94m3/s，径流量9272×104m3。径流月分配见表3-1。
表3-1 哇沿水库坝址处设计年径流(75%)月分配成果表
月份(月)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月分配系数(%)
4.97
4.55
14.51
15.5
8.35
7.37
17
7.22
5.7
7.15
5.13
2.55
月径流量(104m3)
461
422
1345
1441
774
683
1572
669
529
663
475
236
日均流量(m3/s)
1.75
1.6
5.1
5.47
2.94
2.59
5.97
2.54
2.01
2.52
1.8
0.9
3.5可利用水量
哇沿水库在察汗乌苏水文站上游，水库断面处必须要保持一定的下泄水量，以保证下游断面的河道内生态需水和现有供水工程供水能力的充分发挥。下泄水量要经过下游断面的水资源供需分析来确定，哇沿水库断面处天然来水量减去下泄水量即为断面处的可利用水量。
经分析，哇沿水库断面处天然来水量为9270×104m3，需下泄水量为7120×104m3，可利用水量为2150×104m3，其中5～8月是下游国民经济缺水比较严重的时段，来水量要全部下泄。

4 .水文水利计算
4.1 坝址选择
本设计分选了两个坝址进行设计工作，两坝址均位于察汗乌苏河中下游段，都兰县城距上坝址42km, 距下坝址27.5km，两坝址相距14.5km。经过对两坝址的比较得知：
项目
上坝址
下坝址
比较结果

坝

址

地形地貌

河谷底宽度约878m
河谷底宽度约430m
下坝址优
两岸岸坡坡度在40°以上，地形呈“U”字对称，副坝段为 Ⅲ~Ⅴ阶地，地形宽缓
两岸岸坡坡度在40°以上，局部为陡坎，地形呈“U”字

下坝址占优
河床覆盖层厚度为26.6~100m
现河床覆盖层厚度为40m~91m
下坝址优

地层岩性
地层为三迭系上统曲嘎寺组下段（T3q1）为板岩、砂岩的不等厚互层与二迭系冉浪组厚灰岩（P1r），三迭系板砂岩为主要工程有关岩性，属软硬相间的薄层岩体
印支期基性喷出岩（B51）、三迭系砂板岩（T3q2）与二迭系冰峰组（P1b）厚层灰岩，基性喷出岩为主要工程有关岩性，属坚硬岩石，为块状岩体

下坝址优

地质构造
察汗乌苏隐伏断裂与察汗乌苏河北山断裂组的南面断层自坝址经过，坝址区岩体相对破碎，小型断层较发育
察汗乌苏隐伏断裂自河床及两岸岩体内发育有数条小型断层

下坝址较优

不良物理
地质现象
强风化厚度河床及两岸2m~4m,多呈球形风化，风化