金鸡灌区初步设计报告

11综合说明1.1概述荆门市沙洋县位于荆门市南部，全县国土面积1992km2，耕地面积97.05万亩，其中水田78.63万亩，旱地18.42万亩。全县总人口59.40万人。据2001年的统计资料，全县工农业总产值为56.5亿元，其中工业总产值为32.2亿元，农业总产值24.3亿元。主要农作物有水稻、小麦、油菜、玉米、蔬菜等。全年粮食总产值59.8万t，油料7.5万t，蔬菜38.1万t，农民人均年纯收入3000元。金鸡水库灌区位于荆门市中南部，从南到北从低山丘区向平原区过渡，地势呈北高南低，地面高程在40m～140m之间，土地耕种率较高，植被较好。灌区涉及拾桥、五里及曾集三乡镇23个自然村，于1972年建成，设计灌溉面积5.5万亩，作为沙洋县主要的粮食生产地之一，灌区运行30年来，为灌区农业生产做出了很大贡献。然而，由于灌区设施老化，建筑物配套不完整，渠道垮塌、淤积严重，已严重影响灌区效益发挥。灌区现状渠系水利用系数仅0.45，大部分面积经常受灾，现状保灌面积约2.8万亩。在近几年里，受灾年份就有1997、1999、2000及2001年，受灾面积高达1.69万亩，灌区现状实际保灌面积仅2.8万亩。为改变目前金鸡水库灌区的状况，提高水资源利用效率，促进灌区工程的良性运行，荆门市政府决心对金鸡水库灌区进行续建配套和节水改造，使老灌区重新发挥其效益，促进新时期社会经济发展。1.2水文气象1.2.1水库概况金鸡水库位于荆门市曾集乡金鸡村，拦截新埠河左岸支流王桥河来水，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的中型水库。水库兴建于1973年，水库正常蓄水位63.7m，死水位58.2m；总库容1770万m3，兴利库容960万m3，死库容100万m3。水库防洪保护着下游拾桥镇、汉宜公路等重要城镇和交通干线。1.2.2气象特性金鸡灌区属亚热带大陆性气候区，气候温和，雨量充沛，无霜期长，适合农作2物生长。据资料统计，灌区平均气温15.6℃，全年无霜期约270d，灌区内降水量丰富，多年平均降水量972.2mm，但年际变化大，年内分配不均。灌区多年平均蒸发量1654.6mm；多年平均风速3.3m/s，灌区气候十分适宜水稻、小麦等农作物生长。1.2.3径流金鸡水库灌区无实测径流资料，水库和灌区径流均采用水文比拟法，用降雨资料推求。根据1959～1965年实测径流与降水资料，建立皮家集站降雨径流相关关系，其中，汛期4～9月为降雨～径流关系，非汛期（1～3月、10～12月）建立降雨损失关系。金鸡水库灌区周围有五里铺、拾桥及马集等雨量站。统计三站降雨资料，求得金鸡水库灌区多年平均降水量为972.2mm。移植竹皮河皮家集站相应的降雨径流关系，求得灌区长系列径流过程，其多年平均径流深为262.0mm。1.3工程地质1.3.1地质概况金鸡水库位于沙洋县城西30km处，水系属长湖水系，坝址以上承雨面积30km2左右，水库规模为一中型水库。金鸡水库灌区自坝址至拾回桥镇，设计灌溉面积70万亩，灌渠由东、西两条主干渠构成，全长分别为7.97km、12.27km。灌区工程由输水明渠、过水箱涵、分水闸、分水涵管、跨渠公路桥组成。场区位于荆门断凹中，部分位于或接近汉水断凹，地表较平坦，部分冲蚀、剥蚀呈岗谷状，总的地势北高南低、西高东低，有向东南倾斜的趋势。区内岗谷状地形总体走向南北向，两侧谷顶高程62m～50m，谷底高程51.5～38.2m。地表水系顺岗谷展布，走向同样南北向，向南汇入海子湖及长湖。场区广泛出露上更新统冲积地层，部分低洼处及河沟处沉积有全新统地层。1、上更新统（Qal3）为黄色、黄褐色粘土，具明显薄层理，局部不均匀含砂，下部常为含砾粘土，结构紧密。节理裂隙发育，该层厚20～30m。2、全新统(Qal4)为灰色、灰黑色粉质粘土，该层厚0～5m。场区位于荆门凹陷内，西以荆门—南漳断裂为界，东以沙洋—胡集断裂为界，场3区基底由白垩系地层构成，均属新华夏构造体系第二沉降带中汉江盆地北部边缘的次一级的沉降地区。据GB18306—20011：400万《中国地震动参数区划图》，当设防标准为50年，超越概率按10%考虑时，工程区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S，相应的地震烈度为Ⅵ度。场区上覆地层均为上更新统、全新统，地层岩性以粘土、粉质粘土为主，极少夹砂层或砂砾岩层。从地下水储存介质来看可以分成两种类型地下水：孔隙型地下水及裂隙型地下水两种。1.3.2土体物理力学性质1、全新统粉质粘土：可塑状，天然含水量27～31%之间，孔隙比0.984～0.814之间，塑性指数14.5～16.8，液性指数0.5～0.75，凝聚力32～49KPa，内磨擦角12°～17°，土体渗透系数1.0～5.0×10-5cm/s。2、上更新统粘土：硬塑状，低含水量、低液性指数、高压缩模量、高塑性指数、高粘粒含量土。天然含水量23.7～26.7%，孔隙比0.712～0.892，塑性指数17.0～19.8，压缩系数0.15～0.25MPa-1，凝聚力50～78KPa，内摩擦角17～28°，土体渗透系数1.2～5.1×10-6cm/s。3、填土：可塑状，松散～稍密。天然含水量29～32%，孔隙比0.915～1.02，塑性指数15.7～17.9，液性指数0.6～0.75，凝聚力20～32KPa，内摩擦角12～14°，土体渗透性1.0×10-4cm/s左右。1.3.3土体的特殊性质区内Q3粘土，土体颗粒较细，粘粒含量高，塑性指数高。矿物成份鉴定，矿物成份多以蒙脱石、伊利石为主，多为新水性矿物，遇水排斥、失水凝聚，造成土体遇水膨胀、失水开裂。经室内膨胀土测试，自由膨胀率在50～65%之间，属中等膨胀性粘土。1.3.4干渠沿线工程地质条件干渠地基土由上更新统地层构成，土体为可～硬塑状黄色、黄褐色粘土构成，具中等膨胀性。允许承载力200KPa以上，渗透系数10-6cm/s左右，水下自然稳定边坡1:1.5，水上自然稳定边坡1:4～1:5。4上更新统粘土层做为渠基及渠坡，其承载力及抗渗性绝对可以满足设计要求，但渠坡稳定影响因素较多，是干渠的一个主要工程地质问题。台渠地基由人工填土构成，填土经过一定人工夯实，中等密实，填土来自周围上更新统粘土，夹极少量植物根茎及碎石。台渠填土地基土，允许承载力100Kpa左右，相比上部流动水体荷载，地基土体稳定，不存在压缩变形问题。台渠地基土虽由膨胀土组成，但原始结构已遭破坏，再加上边坡常被草皮覆盖，饱水性较好，台渠边坡稳定性总体较好。台渠两侧挡水土体仍由填土组成，受水工结构影响，两侧挡水土墙单薄，一旦渠水沿填土空隙渗漏，常造成渠坡跨坡，这种险情在干渠台渠段时有发生。1.3.5沿线各桥址工程地质条件东西干渠上有数十座简易跨渠桥梁，桥基均置于上更新统老粘土之上，粘土可～硬塑状，允许承载力220KPa以上，桥基稳定性良好。但桥基在改扩建时一定要注意以下事项。1、桥基一定要挖至膨胀土季节影响带深度以下。2、桥墩一定要扩大，在开挖面以下、临空面以上，要查清是否有倾向渠沟的缓倾角节理裂隙，若有尽量挖除。3、桥基在浇混凝土之前，可对地基适当饱水，以减少今后的湿陷性。1.3.6沿线涵管工程地质条件涵管管座大部分位于人工填土中，部分位于上更新统老粘土中。人工填土管座，填土较松散，碾压欠密实，大部分位于膨胀土快速影响深度以内，因此涵管最好是整体性的，以免混凝土管拉开变形。上更新统老粘土管座，地基承载力较高，地基不存在压缩变形问题，但管座均位于膨胀土快速影响深度以内，地基土体在膨胀力作用下，产生不均匀变形。因此，在涵管底部最好覆盖一层柔性体垫层，如薄层砂性土或非膨胀性填土。1.3.7沿线各分水闸工程地质条件主干渠与支渠间重建及新建多个分水、节制、泄洪闸，闸址位于上更新统老粘土之上，地基承载力较高，基础稳定性良好。一般闸基开挖深度1～2m，一般均位于膨胀土大气极剧影响带底部及下部，闸基土体受到不均匀胀缩力作用微弱，而且闸基基5本均为整体状基础，地基土体抗不均匀变形能力较强，闸基总体稳定性及适应性良好。1.4工程任务和规模1.4.1灌区情况金鸡水库灌区建于1972年，灌溉面积5.65万亩。灌区水源以金鸡水库为主；输水渠道分东、西干渠，东干渠长8.84km，控制灌溉面积0.65万亩；西干渠长15km，控制灌溉面积4.59万亩，其中西干渠的结瓜水库老山水库，通过老山泵站控制灌溉面积0.41万亩。东西干渠从水库出口起，从北向南穿过全灌区。渠道沿线处于低山丘区，大部分为挖方，全渠均为土渠。灌区经过运行30年的运行，渠系及建筑物老损严重，加之建筑物配套不完善，水利用率较低，已严重影响灌区效益发挥，制约了灌区经济发展，必须对其进行续建配套和节水改造。1.4.2灌溉定额1.4.2.1单项作物灌溉定额及作物种植比农作物单项灌溉定额是指某种作物全生育期内各次灌水定额之和。本灌区主要灌水农作物有水稻、小麦、油菜、玉米、棉花等。单项农作物灌溉定额计算选取水稻、小麦、棉花三种，油菜、玉米按生育期分别归入小麦和棉花定额计算中。金鸡水库灌区中稻现状采用“浅灌适蓄”的灌溉模式。规划水平年采用“薄、浅、湿、晒”控制灌溉模式，统计多年平均灌溉净定额，现状为340.8m3/亩，节水灌溉为309.8m3/亩。经长系列计算分别得到小麦、棉花逐旬灌溉定额，统计小麦多年平均灌溉定额为59.2m3/亩，棉花多年平均灌溉定额为97.2m3/亩。金鸡水库灌区主要以粮食作物为主，其他油料、蔬菜等经济作物为辅。现状及规划水平年的灌溉作物种植比及复灌指数见下表。灌区灌溉作物种植比及复灌指数项目中稻小麦棉花复灌指数现状0.780.860.021.66规划0.820.890.031.7461.4.2.2综合灌溉定额根据作物单项灌溉净定额和作物种植比计算得到长系列逐旬综合灌溉净定额。统计得多年平均综合灌溉净定额现状为317.6m3/亩，规划水平年308.5m3/亩。1.4.3灌区水量平衡计算本灌区续建配套与节水改造现状水平年为2001年，规划水平年2010年。金鸡水库灌区主要用水为农作物灌溉。灌区内人畜饮水以地下水为主，因此，本次灌区需水计算，只计农作物灌溉用水。金鸡水库灌区主要用水为农作物灌溉。灌区内人畜饮水以地下水为主，因此，本次灌区需水计算，只计农作物灌溉用水。金鸡水库灌区水量平衡计算，根据灌区地形、水源分布、渠系等基本情况，将整个灌区分成三片，第一片：东干渠灌溉片，面积0.65万亩；第二片：西干渠灌溉片，面积3.73万亩；第三片：老山泵站灌溉片，面积0.86万亩。库内提水灌溉面积0.41万亩，其毛蓄水量在进行金鸡水库平衡计算时直接扣除。水量平衡计算采用长系列逐旬操作，计算系列从1972年～2001年共30年，水文年从头年4月至次年3月。为充分利用当地径流，计算时供水次序依次为塘堰（坝）、小型水库、中型水库。经过长系列逐旬操作计算，得到历年现状、规划水平年来水、供水、缺水、弃水。现状情况下，整个灌区渠系水利用系数为0.45，供水保证率为40%。规划水平年2010年经续建配套和节水改造以及采取先进灌水方式后，整个灌区渠系水利用系数提高到0.68，供水保证率达到80%，满足规划要求。1.4.4工程规模金鸡水库灌区于1972年建成，经过逐年不断发展和完善，现已形成了以金鸡水库为主要水源，渠道连接小型水库结瓜，并辅以小型泵站提水的灌溉系统。本灌区由于多数渠道修建在膨胀土基础上，渠道垮塌、淤堵严重必须对其进行整治，本次确定整治范围如下：东干渠桩号0+000～8+840，长8840m；西干渠桩号0+000～15+000，长15000m；西干一支渠桩号0+000～3+179，长3179m。另需配套的渠系建筑物包括：续建配套的节制闸5座，分水闸4座，泄水闸2座，人行桥21座，机耕桥29座，渡槽2座，灌溉涵183座，底涵9座，跌水4座。7通过对各级渠道流量复核成果来看，各渠道经整治防渗，提高灌溉水利用系数后，引水能力均能满足灌溉要求。1.5工程设计1.5.1工程等别和标准金鸡水库总库容1770万m3,设计灌溉面积5.65万亩，根据《水利水电工程