岢岚县初步设计

山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告1.综合说明1.1绪言岢岚县地处晋西北高寒干旱山区，是传统的农业县，境内岚漪河流域北川河支流下游的北川盆地是全县的主要粮油生产基地，有平川耕地3.7万亩，人口2.16万人，分别占全县平川耕地和总人口的56.1%和25.7%，区内降水少，旱灾频繁，农业产值低而不稳。而北川河上游有常年不断的基流，流量可达0.34立方米/秒，由于受地质构造影响，水流在水门——新民段全部渗入地下，下游无法利用。因此，兴建北川灌区工程，促进岢岚县农业经济的发展，显得十分必要和迫切。受岢岚县水利局委托，2010年我院编制完成了《山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程可行性研究报告》，山西省发展与改革委员会以（晋发改农经发［2012］990号）进行了批复，山西省水利厅提出了审查意见。根据上述文件精神，按照有关规范要求，我编制完成了《山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告》。新建北川灌区工程由岔上建引水渠首，采用外径φ478、φ426毫米钢管引水，经水门、新民、团城子、神堂坪引至装备库南山顶鞍部5万方调蓄水池，最后至拟建深沟水库，灌溉北川盆地3.234万亩良田，同时解决9个村6000多人的饮水问题。2003年由岢岚县水利局组织，当地政府及群众投资投劳，已实施完成山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告了6.755公里的埋管（岔上至团城子千方水池放水阀）和渠首取水工程。为使工程尽早发挥效益，本次设计根据实际情况，采用2.05km长φ478螺旋钢管由团城子千方水池放水阀引水至山顶鞍部5万方调蓄水池，再采用φ426螺旋钢管由5万方调蓄水池引水至南干管首水池、北干管首水池。在团城子千方水池放水阀处、主干管3+674.6m处分别设引水支干管，实现北川盆地的灌溉任务。1.2水文北川灌区位于黄河水系岚漪河流域北川河支流上中部地区，北川河发源于管涔山北麓，属于变质岩石山区和变质岩森林石山区，河道特点是河谷狭窄，沟陡流急。流域上部为水源区，总面积48.6平方公里。流域中部为受益区，河谷川地总面积24.66平方公里。北川盆地年平均气温6.2℃，无霜期120天左右，多年平均降雨量463.87毫米，多年平均水面蒸发量1060毫米，最大冻层深度1.49米。北川河上游有常年不断的基流，流量可达0.34立方米/秒，由于受地质构造影响，水流在水门——新民段全部渗入地下，下游无法利用。山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告北川河无水文站，只有零星几年的实测径流资料，形不成完整的系列，因此，只能按无资料地区方法进行水文计算，结果采用年降雨量～年径流量计算的P=50%时年径流量W径=646.77万立方作为灌区可提供水量进行设计。1.3工程地质新建北川灌区工程位于岢岚县境内，工程大多布置于冲积平原区和黄土丘陵区，取水工程及引水管线大多经过冲积平原区，调蓄水库位于黄土丘陵区，主要渠线则多布置于黄土丘陵区和冲积平原区的交汇地带北川灌区工程范围内出露和钻孔揭露的地层主要包括太古界，元古界，古生界和新生界地层。太古界地层本区出露的仅为界河口群奥家滩组。（Aja），主要展布于工程东侧基岩山区，岩性为变质岩。元古界地层本区仅出露震旦系地层（Z），岩性为砂岩，不整合于古生界地层之上，厚度30-49米，出露于水门村一带。古生界地层包括奥陶系和寒武系地层,岩性为碳酸盐岩,主要分布于基岩山区。新生界地层包括上第三系和第四系地层，现由老到新分述如下：1、上第三系：本区上部为静乐组（N2），下部为保德组（N2b）。山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告保德组（N2b）遍布于黄土丘陵区，山前冲洪积平原区下部，成因类型多为冲洪积。岩性上部为桔红色粘土夹钙结核互层，中部为杂色粘土，下部为砂砾石，本组总厚度10-82米。静乐组（N2j）：本组分布大致与保德组相同，以残积成因为主，岩性为深红色粘土夹钙质结构层，厚度0-36米。2、第四系：包括下更新统、中更新统、上更新统及全新统地层。下更新统（Q1）：展布于黄土丘陵区，多出露在沟谷低部，岩性为黄土状亚砂土、亚粘土，厚度3-31米。中更新统（Q2）分两种成因类型冲洪洪积成因类型（plQ2）分布于黄土丘陵区，多出露于沟底部，岩性为黄红色亚粘土夹古土壤及钙质结核层；亦及“离石黄土”，厚度25-35米。洪积成因类型（al+plQ2），分布于北川盆地中，岩性为灰白色砂砾石，中粗砂和褐黄色、灰黄色亚粘土、亚砂土互层，总厚30--60米，顶板埋深25--35米。上更新统（Q3）亦主要包括两种成因类型。风积成因类型（eolQ3），主要展布于黄土丘陵区，岩性为灰黄色粉砂质黄土，颗粒基本上均匀，垂直节理发育，亦即“马兰黄土”，厚度3--20米。冲洪积成因类型（al+plQ3）,主要展布于北川盆地之中，在山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告北川河上游有少量出露，构成北川河上游阶地，此外在深沟、寨沟局部少量出露其上部、岩性分上、下两层，上部为灰黄色黄土状亚砂砂土，厚度10米左右，下部为卵石层，厚度15--40米，本层总厚度25--50米。全新统（Q4）包括现河床及河漫滩，岩性为卵砾石夹砂层，局部含大的漂石，在河漫滩区表层有厚度小于0.5米的粉砂或砂土层，本层厚度10米左右。除上述沉积岩外，在东部山区还出露少量太古界侵入岩体。工程区位于芦芽山背斜的西翼，吕梁山隆褶带的北端西侧，鄂尔多斯地台东缘。进入挽近期以来，本区的新构造运动主要表现形式为大面积间歇性上升及部分老断裂的复活，其次为沿已有构造凹陷继续下降及局部拱起等，控制本区区域稳定性的断裂为塘涧--—五寨隐伏断裂，该断裂走向50°，倾向北西。从地貌上看，沿此线地层整齐下降，断距已达百米以上，现今仍在在活动之中。但该断裂延伸规模均较小，基本无分叉及和其它新断裂交汇，因此不具备孕育大震的条件，近几年沿着断裂仅发生过五级左右的地震，因此本段的区域稳定性属稳定地区，据全国1：400万地震基本烈度区划图，本区处于6度区内。依据含水介质的不同，富水性的差异，区内可分为变质岩裂隙含水岩系，碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩系和松散层孔隙含水岩系三大类。由于三类含水岩系在平面上分布不一，它们之间组合的山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告形式亦有差异，造成工程区的地下水的富水性、开采条件也不相同，根据水文地质条件的不同，工程区大致可分为四个水文地质分区，分别为新民以东变质岩基岩山区、灰岩基岩山区及黄土丘陵区、安塘----康家会以北黄土丘陵区和北川盆地区。通过本次工程地质勘察，基本查清了新建北川灌区工程地质条件，也可以得出如下结论:1、灌区工程区域稳定性受五寨～安塘断裂控制，该断裂属新断裂，目前仍在活动之一，因此工程区属稳定性较差区，根据1：400万地震烈度区划图本区地震基本烈度为6度。2、岔上引水渠首及引水线路工程地质条件较好，可以满足工程需求，局部地段管线通过中压缩低湿陷性黄土需做工程补强处理。3、输水管线通过的地层均为二元结构，上覆层有两类，一类为亚砂土夹砾石、卵石，一类为黄土类土，其中亚砂土夹砾石、卵石层条件较好，开挖容易，承载力可以满足要求，一般无地下水影响，无不良地质现象，黄土类土多处于丘陵区，地形变化大，冲沟发育，且为中--低压缩和弱湿陷性，条件相对较差。下伏地层多为卵砾石夹漂石层，一般无地下水影响，承载力足够，无不良地质现象，但开挖困难。4、工程所需天然建筑材料中，石料、砂料可以就近解决，但砂料贮地较远。山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告土料场储量丰富，易于开采，能够满足工程要求，另外根据室内土工实验成果，土料质量可以满足土坝筑坝质量要求。综合所述，新建北川灌区工程地质条件，大多可满足工程布置要求，局部存在一定问题，但均可通过工程措施补强，工程是可行的。1.4工程任务和规模开发利用北川上游清泉流量，发展岢岚县域经济是工程建设的主要宏观目标,据掌握的资料，初步形成了以下结论：1、岢岚县北川地区，地处晋西北高寒地区，海拔高程在1380—1800米之间，作物生长期较短，灌溉用水定额较小。2、北川上游水资源的开发必须将非灌溉期限的清泉水量用工程措施储存起来，以便用水期使用。3、根据北川河水门以上地形条件，不具备建库条件。4、从地形上讲新民村河段虽有建库条件，但地质条件差，不能建库。根据以上四个基本条件，就必须采取：修筑引水工程长距离引水，干流外调蓄，在可灌的面积内配套输水管路，输水线路两侧充分利用的方案。主要目标是：1、解决上游9个村的人畜饮水问题；山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告2、最大可能的浇灌盆地中的平川耕地。具体任务有三项：一是修筑引水工程将上游清泉水流量引入储蓄工程中。二是修筑蓄水工程。三是修建灌区配套工程实现平川耕地的灌溉。具体见岢岚县新建北川灌区工程布置图。根据《灌溉与排水工程设计规范》，对于北方缺水地区以旱作物为主的地区，设计保证率在50%—75%，作物经济价值不高的地区选用较小值。为此本工程灌溉标准采用p=50%。经过灌区用水平衡分析计算求得工程建设规模，当P=50%时，可以灌溉耕地3.234万亩，解决6千人的饮水问题。1.5工程总布置本引水工程设计最大引水流量为0.34m3/s，根据《灌溉与排水工程设计规范》，岔上引水枢纽工程等别为V等，规模小(2)型，相应主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级，防洪标准为10年一遇设计，20年一遇校核；引水管线工程及灌区管道工程等别为5等，相应建筑物级别为5级，防洪标准为10年一遇。地震设防烈度为6度。根据实际情况，本次设计主要工程为：引水工程、蓄水工程、灌区管道工程及上游段局部维修工程。1、引水工程主要分取水枢纽、引水管线和调蓄水池。取水枢纽位于岔上村西的北川河主流上，由拦河坝、引水闸、山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告冲砂闸、取水闸组成。引水管线采用地埋螺旋钢管引水，经水门、新民、团城子、神堂坪装备库南山顶鞍部5万方调蓄水池，最后至拟建深沟水库，最大引水流量为0.34立米/秒，管顶覆土厚1.5米，以满足冬季输水需要。2003年由岢岚县水利局组织，当地政府及群众投资投劳，已实施完成了6.755公里的埋管、1座千方调蓄水池和渠首取水工程。为使工程尽早发挥效益，本次设计根据实际情况，采用2.05km长φ478螺旋钢管由团城子千方水池放水阀引水至山顶鞍部5万方调蓄水池，再采用φ426螺旋钢管由5万方调蓄水池引水至南干管首水池、北干管首水池，在团城子千方水池放水阀处、主干管3+674.6m处分别设引水支干管，实现北川盆地的灌溉任务。2、蓄水工程蓄水工程为：维修万方水池2座，新建5万方水池1座，新建千方水池4座，以满足管线调压及沿线村庄灌溉、人蓄吃水。3、灌区管道工程新建北川灌区总灌溉面积3.234万亩，其中南、北干管灌溉面积2.5万亩，引水管线沿线灌溉面积0.734万亩。按照灌区规划面积及地形条件，将灌区以北川干流分为南、北灌区，灌溉三井、神堂坪、高家会乡（镇）的14个行政村的山西省忻州市岢岚县新建北川灌区工程初步设计报告平川耕地，面积为2.5万亩。北干管沿宁—岢铁路南侧布置，长度12.828公里，控制北灌区面积1.3227万亩，北干管于桩号4+648m处设北支干管，长度7.2公里，控制宁—岢铁路以北0.2913万亩耕地。南干管长度9.489公里，控制南灌区1.1773万亩耕地，南干管于桩号2+321.467m处设南支干管，长度4.611公里，控制209国道以南0.2996万亩耕地。引水管线沿线灌溉面积0.734万亩。其中引水管线于主干管3+674.6m处布置支干管，长1.673公里，控制面积0.1561万亩。主干管0+000m处已设支干管引水至神堂坪，本次新建神堂坪渠道1.403公里，对已建渠道进行配套，实现灌溉面积0.124万亩。另在主干管沿线北川河神堂坪乡段左岸灌溉区域I、北川河三井乡段右岸灌溉区域II，分别实现灌溉面积0.2782万亩和0.1757万亩。沿岔上—山顶水池引水管线配套的人畜吃水管线一般由受益乡村自己解决，本次设计在主干管上予留三通引水管。4、上游局部维修工程上