祁连县八宝镇小东索水源工程实施方案xg.docx
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祁连县八宝镇小东索水源工程实施方案xg
祁连县八宝镇小东索引水水源工程
实施方案
青海佰易水利水电设计咨询公司
二零一二年八月
批准:
审定:
项目负责:
校核:
编写:
概算编制:
参加人员:
工程特性表
名称
单位
数量
备注
项目区
基本
情况
受益单位(村)
个
11
祁连县八宝镇
受益户数
户
2373
解决饮水安全人数
人
24746
解决饮水安全牲畜数
头(只)
0
蓄水池
座
0
工程
规模
引水枢纽
座
1
截水廊道+渗管
引水管
km
10.85
PE80DN315
各类阀门井
座
9
减压井
座
2
主要
工程量
砼与钢筋砼
m3
58
砌石
m3
476
土石方
万m3
6.35
主要
材料
水泥
t
180
木材
m3
0.09
钢筋
t
4.0
柴油
t
21
砂子
m3
537
砾石
m3
49
块石
m3
562
工程投劳
万工日
1.41
工程投资
万元
755.62
施工工期
个月
6
包括1个月的准备期
前言
祁连县位于青海省东北部,海北藏族自治州西北部,北纬37°25″16′~39°05″18′,东径98°05″35′~101°02″06′。
东接门源县,南连海晏、刚察、天峻县,西北邻甘肃省酒泉、肃南、民乐、山丹县。
东西长280km,南北宽185km,县域总面积14781.18km2,占全州土地总面积的43%,全省土地总面积的2.05%。
祁连县城八宝镇座落于县境中部八宝河畔,海拔2787m。
南倚牛心山,北临八宝河,城区呈东南—西北走向的带状山区城镇。
自然景色优美。
县城以八宝“十字”为中心,东至林场,南至冰沟桥,西至牛板筋水电站,北至桌儿山根,距省会西宁287km,距州府西海镇260km。
祁连县城供水系统始建于1972年,日供水量500m3,采用提水泵站提水至高位水池后供水,现水井已报废。
工程改建于2006年,水源位于县城北部约7km八宝河畔,由2座8×10m大口井(间距200m),管径为φ300的输水管道和城市供水管网组成。
工程采用大口井截取地下潜水后利用输水管道自压供水至八宝镇,日供水能力6000m3。
经多年运行,大口井反滤料淤积,大口井进水量日益减少,出水量满足不了需水量,有时不得不直接截取河道水来满足生产生活用水,加之水质无过滤、沉淀、消毒等处理措施,水质条件较差。
2011年11月,受祁连县水利局的委托,青海佰易水利水电设计公司承担了祁连县八宝镇小东索引水水源工程的勘测设计任务,经实地踏勘,测量,并收集了水文、地质等方面的资料后,结合县城总体规划,拟定了工程的建设规模、主要建设内容和工程投资概算,编制完成了《祁连县八宝镇小东索引水水源工程实施方案》。
拟建祁连县八宝镇小东索引水水源工程位于祁连县八宝镇西南部的小东索沟,距八宝镇10km,海拔高程在3000~2600m之间。
工程拟建截水廊道1座,φ315的PE输水管道1条,长10.85km,各类阀门井9座,减压井2座。
项目区有县乡公路相通,对外交通十分便利。
1.编制原则、编制依据
1.1编制原则
(1)保证水源的可持续性。
水源选择要合理,既要考虑当前,又要考虑长远;既要考虑水量,又要考虑水质、水压。
水源的选择符合祁连水资源规划和管理的要求。
按照《饮用水水源保护区污染防治管理规定》等相关法规的要求对工程的水源地进行保护,根据水源类型划定保护区,制定保护办法,严禁在保护区内存在可能污染水源的任何活动和污染源。
(2)建立工程良性运行的建管机制。
根据全面建设小康社会的需要、农民的承受能力、当地的建设和管理条件,因地制宜确定工程类型、规模和标准,建设资金要充足。
根据水利部《关于加强村镇供水工程管理的意见》的要求,建立归属清晰、权责明确的管理体制和充满活力的运行机制,确保工程良性运行和可持续利用。
(3)近期与长远相结合,统筹规划,分步实施。
根据当地自然条件和社会发展情况,合理确定工程建设规模,尽可能利用已建工程设施,以减少工程投资。
1.2编制依据
本实施方案的编制依据及参考资料为:
(1)政策法规
㈠水利部、财政部《农村小型水利公益建设项目管理办法》;
㈡水利部农村水利司《解决农村人口饮水困难项目建设管理办法》;
㈢青海省基本建设投资人畜饮水项目建设管理实施细则(试行);
㈣国家发改委委、水利部《关于进一步做好农村人畜饮水解困工作的意见》
(2)技术规程、规范
㈠农水司《村镇供水工程技术规范》SL310—2004;
㈡国标《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006);
㈢部颁《生活饮用水水源水质标准》(CJ3020-93);
㈣国标《地表水环境质量标准》(GB3838-2002);
㈤国标《防洪标准》(GB50201-94);
㈥《供水水文地质勘察规范》(GBJ27);
㈦部颁《农村给水设计规范》(CECS82:
96);
㈧国标《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97);
㈨《室外给水设计规范》(GBJ13-86);
㈩《城市综合用水规范》。
(3)参考资料
㈠同济大学《给水工程》
㈡水利部农村水利司《节水灌溉技术培训教材(管道输水工程技术)》
㈢《祁连县城镇总体规划》(2010~2020年)。
2项目区建设条件
2.1项目区社会经济条件
祁连县是青海省畜牧业的主要生产基地和矿产资源富聚区,也是黑河、托勒河、大通河的发源地。
三条河流从源头每年为下游提供水量约为27亿m3,因而祁连三河源头区被人们誉为河西走廊的“天然涝池”和“天然水塔”。
八宝镇坐落于山清水秀的八宝河畔,景色宜人,气候适宜,有“高原明珠”、“牧区江南”之美誉。
宁张、湟嘉、峨祁等陆路交通线四通八达,已初步形成南靠青藏铁路线的热水、哈尔盖,北通河西走廊的张掖、酒泉和衔接欧亚大陆桥的格局。
近期该镇仍要依托“白、黑、黄”优势资源和独特的旅游资源,发挥资源潜在优势,大力发展地方工业和高原生态旅游业,将八宝镇发展成具有全县政治、文化、经济、科技、旅游服务中心,以及以农畜产品集散和高科技、无污染工业生产为主要功能的中等城镇。
根据《祁连县城镇总体规划(2001~2020)》,城区规划用地范围:
东到天桥山,西至高塄村,南到八宝河右岸山根,北到祁连山山边,总面积6.4km2;规划城市性质:
全县中心城镇,是全县政治、经济、文化中心;发展方向:
旅游业、“白、黑、黄”资源加工业;下属夹木、黄藏寺、冰沟、高愣等15个村委会,总人口2.4746万人,其中乡村人口0.9746万人,城镇化率39%。
2.2引水水源所在流域概况
工程引水水源位于县城西南10km处的小东索河,流域树林荫翳,南依巍峨的牛心山,北靠秀丽的桌儿山,八宝河环绕于前,环境十分幽雅。
小东索河发源于祈连牛心山东麓,大致向北流,在县城以东注入八宝河,河口高程2810m,河道全长12.8km,河道平均比降7‰,流域总面积74.24km2。
经分析计算,小东索沟多年平均流量为0.41m3/s,引水口处多年平均流量为0.27m3/s,多年平均径流量W=861.7万m3。
2.3项目区水文气象条件
2.3.1气象条件
祁连县地处高山峡谷,平均海拔在3500m以上,具有典型的高原地貌特征,即山地面积大、降雨量少、冰川分布广、盆地峡谷多。
气候无四季之分,只有寒、热两季之别,降水多集中于7、8月间,干湿季节明显等诸多特点,属高原大陆性气候。
年平均温度0.7℃,多年平均降水量为401mm,区内多年平均蒸发量1483mm,属干旱、半干旱地区。
项目区山坡大多覆盖坡积碎石土,松散堆积物主要分布于河床,成因以第四系冲积为主。
区内冻土以季节性冻土为主,季节性冻土厚度一般小于2m,具有冬冻夏融的特点。
根据祁连县气象站资料,祁连地区多年平均气温0.7℃,极端最高气温30.5℃,极端最低气温-31.1℃,最暖7月份的平均气温12.5℃,最冷1月份的平均气温-7.9℃。
最大冻土深2.0m。
历年各月平均气温见表2-1。
祁连县历年各月平均气温及蒸发量表
表2-1
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
气温℃
-7.9
-4.94
-0.52
3.97
7.78
10.4
12.5
11.6
8.48
3.11
-3.16
-6.98
2.90
蒸发量mm
37.3
54.6
104.8
187
211
206.2
187.8
180
134
106
56.8
56.7
1483
2.3.2水文
2.3.2.1径流
小东索流域树林荫翳,南依巍峨的牛心山,北靠秀丽的卓儿山,八宝河环绕于前,环境十分幽雅。
河道径流补给主要是大气降水,其次为部分融冰雪水。
流域无水文站,属无资料地区。
年径流计算采用径流深等值线法、年径流系数法和水文比拟法等进行计算,并结合水量调查,确定引水口处多年平均年径流量。
(1)径流深等值线图
根据引水口坝址以上流域面积50.1km2,根据径流深等值线图,查得流域重心处多年平均径流深H1=172mm。
则多年平均年径流量:
W引=H×F×1000=50.1×172×1000=861.7万m3,坝址处多年平均流量0.27m3/s。
(2)径流系数法
根据祁连水文站实测多年平均降雨量,查得坝址以上流域中心多年平均降水量分别为p=391mm,根据多年平均径流系数等值线图,年径流系数a为0.45,计算多年平均径流深H=p×a=391×0.45=176mm。
W引=H×F×1000=50.1×176×1000=881.8万m3,坝址处多年平均流量0.28m3/s。
(3)年径流模数图法
根据工程区引水口位置距离最近的八宝河祁连水文站资料,祁连多年平均年径流模数为5.7L/S.km2,则计算小东索沟引水口断面的多年平均流量为0.29m3/s,换算成多年平均径流量915万m3。
三种方法计算结果列表
表2-2
编号
方法
年平均流量(m3/s)
径流量(104m3)
1
径流深等值线图查算法
0.27
861.7
2
径流系数法
0.28
881.8
3
年径流模数法
0.29
915
上表可看出三种方法计算结果都比较接近,径流等值线图计算的结果比径流系数法计算结果偏小,考虑到流域降水、气温、地形、下垫面条件,认为径流深等值线图能较准确反映工程区特性,因此,确定采用径流等值线图法计算的结果。
即引水口以上多年平均流量0.27m3/s,年径流量861.7万m3。
(4)不同设计保证率月分配计算
根据《青海省水文手册》年径流Cv等值线图,查出小东索沟引水断面以上流域重心处多年平均径流变差系数Cv=0.30。
年径流Cs/Cv等值线图,查出Cs/Cv值等于2.0,因此确定小东索沟引水断面年径流Cs/Cv值为2.0。
根据已确定的多年平均流量、Cv和Cs/Cv值,计算小东索沟引水断面不同频率的年径流量,结果见表2-3。
小东索沟引水口断面不同频率设计流量
表2-3
名称
多年平均流量(m3/s)
多年平均径流量(104m3)
Cv
Cs/Cv
不同频率设计流量(m3/s)
P=15%
P=50%
P=95%
东索沟
引水断面
0.27
861.7
0.20
2.0
0.34
0.26
0.20
小东索沟引水口多年平均流量为0.27m3/s,P=15%时,设计流量0.34m3/s;P=50%时,设计流量0.26m3/s;P=95%时,设计流量0.20m3/s。
3)多年平均径流量年内分配
实地踏勘小东索沟上游段流域植被较好,地下水补给的比重较大,径流年内分配较平稳。
典型年年内径流分配采用下游祁连水文站丰(P=15%)、平(P=50%)、枯(P=95%)三个代表年份作为设计代表年进行径流月分配。
见表2-4。
由计算可知,小东索沟引水口处最枯月流量在0.07m3/s左右,但由于小东索沟上游为天然林场,植被较好,受上游冰川和泉水、地下水补给影响,径流枯水期流量比计算值要稍大。
2011年11月18日我单位会同县水利局的有关技术人员对引水口位置处地表径流进行了实测,河道流量在0.1m3/s左右。
本次设计采用祁连水文站枯水期分配过程,对工程设计偏于安全。
典型年径流月分配表
表2-4单位:
m3/s
设计代表年
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年平均
水文站P=15%
3.47
3.41
3.61
8.25
20
30.05
33.47
34.78
28.75
12.67
6.25
4.17
15.74
引水口P=15%
0.07
0.07
0.08
0.18
0.43
0.65
0.72
0.75
0.62
0.27
0.14
0.09
0.34
水文站P=50%
4.89
4.31
5.21
10.6
16.04
28.1
44.15
21.54
12.17
8.26
5.61
4.12
13.75
引水口P=50%
0.09
0.08
0.10
0.20
0.30
0.53
0.83
0.41
0.23
0.16
0.11
0.08
0.26
水文站P=95%
5.37
4.23
4.22
7.5
9.43
14.82
21.34
28.49
17.73
16.01
7.9
5.4
11.93
引水口P=95%
0.1
0.07
0.07
0.13
0.16
0.25
0.35
0.45
0.29
0.26
0.13
0.1
0.2
2.3.2.2洪水
小东索沟流域洪水一般发生在7—9月,主要发生在7、8两月。
洪水由持续降水形成。
洪水发生时间与降水时间一致,洪水峰型为单峰,洪水年际变化小。
小东索沟无实测洪水资料,为典型的无资料地区,其设计洪水的计算采用《青海省水文手册》中介绍的经验公式法、洪峰模数法和面积比拟法进行计算,面积比拟法以祁连水文站为参证站。
(1)经验公式法
根据《青海省水文手册》中年最大流量~流域面积经验公式(湟水流域脑山区),计算不同频率的设计洪峰流量,计算结果见表2-5。
引水口处设计洪峰流量成果表(经验公式法)
表2-5
P(%)
1
2
3.3
5
10
Qm(m3/s)
68
54
46
40
27
(2)洪峰流量模数法
由《青海省水文手册》中《百年一遇洪峰流量模数等值线图》、《五十年一遇洪峰流量模数等值线图》、《二十年一遇洪峰流量模数等值线图》、《十年一遇洪峰流量模数等值线图》分别查得沟道所在地区的洪峰流量模数,再根据公式Qm=M·F2/3(M—多年平均年最大洪峰流量模数)计算结果见下表2-6。
不同频率洪峰流量表
表2-6单位m3/s
沟道名称
频率(%)
1
2
3.33
5
10
引水口处Qm
41
38.1
35
34
27
(3)水文比拟法
以八宝河祁连站水文站为参政站,采用面积比拟法推求各沟道洪水,面积指数采用综合指数0.67。
根据《黑河黄藏寺水利枢纽项目建议书》中分析计算祁连水文站1952、1967-2008年实测洪水资料,推求的小东索沟引水口处不同重现期洪峰流量表见2-7。
不同频率洪峰流量表
表2-7单位m3/s
沟道名称
频率(%)
0.5
1
2
5
10
20
祁连水文站
1410
1180
960
490
320
290
小东索引水口处
106
89
72
37
24
20
由表2-5至表2-7可以看出,小东索沟采用水文比拟法计算结果50年一遇洪水流量明显偏大,50年一遇以下洪水流量相差不大。
根据现场踏勘,小东索沟上游植被较好,受林草地水量的调节,河道洪水流量不大。
依据实测水文资料,并为工程安全考虑,本次设计洪水采用水文比拟法的计算结果,即10年一遇设计洪水流量为24m3/s,20年一遇设计洪水流量为37m3/s,50年一遇设计洪水流量为72m3/s,100年一遇设计洪水流量为89m3/s。
2.3.2.3泥沙
祁连水文站有悬移质泥沙资料,无推移质泥沙资料。
该流域植被好,年侵蚀模数为161t/km2·年,多年平均含沙量0.85t/m3,多年平均含沙量38.92万t,最大输沙量为321kg/m3。
小东索沟引水口处悬移质输沙量以祁连水文站实测悬移质泥沙含量和土壤侵蚀模数图进行估算,流域土壤侵蚀模数为161t/km2·年,则引水口以上多年平均悬移质泥沙含量为0.81万t,推移质泥沙量按悬移质泥沙含量的20%计算,为0.16万t,则引水口处多年平均输沙总量为0.97万t。
2.3.2.4冰清
流域地处西北内陆,冬季气候寒冷,该地区一般10月中旬开始结冰,元月中下旬开始封冻,最大冰厚河心0.6m,岸边0.8m。
2.4工程地质
2.4.1区域地质概况
2.4.1.1地形地貌
祁连县幅员辽阔,在地质发展史上,经历了数十亿年多期次的地壳运动,逐步形成独特的高原景观。
在由祁连山系为基本骨架构成的崇山峻岭之间,夹持着一系列山间盆地。
巍峨挺拔、绵延千里的祁连山是青藏高原东北部的一个巨大边缘山体,由一系列北西——南东走向的平行山岭和谷地组成,祁连县城八宝镇就位于北祁连山中部的山间盆地之中。
祁连山横卧于县境西北部,托勒山纵贯县境中部,托勒南山、大通山绵亘于县域南部。
四条山脉骨架构成祁连多山地貌,且均高耸挺拔,连绵起伏,县境西部的脱勒瓦黄寺沟西叉主沟主峰海拔高5287m,终年积雪覆盖,云雾缭绕,最低点为黑河下游太子龙沟口南500m处,海拔2180m,相对高差3100m。
祁连县海拔4000m以上雪峰林立,冰川广布,冰斗、角峰和“U”形谷多见。
海拔3800m以上残存有各种冰蚀地形与冰积物,在此以下主要以冰、水侵蚀物为多,形成“V”字形峡谷与阶梯状陡坎,而在多山区的前缘,分布有裙带状前丘陵地貌。
祁连地貌东、西部高,中部低,黑河自西向东,八宝河自东向西流贯其间,两条河在县境中部宝瓶河处相会,往北流入甘肃省称甘州河。
祁连县城八宝镇位于八宝河下游与黑河相交的河谷地带,河谷呈“U”字形,河谷两侧由白垩系砂岩、板岩、砂砾岩组成的山地,相对高度700m。
河谷区宽200-750m,海拔在2660-2800m,其内的洪积扇裙及河流阶地是河谷地貌的基本组成部分。
一级阶地沿河床两侧连续分布,阶面较为宽阔平坦,微向河床方向倾斜,最宽处650m,最窄处50m,一般宽度200m左右,阶地后缘大部分地段与山前洪积扇裙呈缓坡接触,阶地前缘高出现代河床0.5m,阶地地层呈二元结构,一般表层为亚粘士、亚砂土夹碎块石层,其下为第四系沉积砂砾卵石。
2.4.1.2区域地质构造及地层岩性
(1)地质构造与地震
工作区在大地构造位置上位于祁连复杂褶皱带内,断裂构造不甚发育,局部有褶皱现象。
基岩为被白垩系红色砂板岩、砾岩及砂岩,走向多为西北向,倾向北东或东南,倾角较缓,都在35’以内,区内没发现新构造断裂现象。
根据国家地震局发布的《中国地震烈度区划图》(1990),工作区地震基本烈度为Ⅶ度,地震动峰值加速度0.15g,地震动反应谱特征周期为0.45s。
(2)地层岩性
工作区地层主要为第四系全新统冲积层(Q4a1)、坡洪积层(Q4dl-p1)及白垩系砂砾岩、砾岩及砂岩。
分述如下:
①冲积层(Q4a1):
广泛分布于八宝河I级阶地及现代河床,地层具二元结构,其岩性以砂卵砾石层为主,上覆0.2-1.0m黄色亚砂土,厚度一般5-15m,在河谷区底部可最大可达40m,八宝河防洪堤防均分布于其上。
②坡洪积层(Q4dl-p1),广泛分布于河谷区两侧各大小支沟沟口处及两侧,组成坡洪积裙,其岩性以碎石和含砾亚砂土状土为主。
③砂砾岩、砾岩及砂岩分布于八宝河河谷两侧山麓,其表层多呈碎块状,岩体破碎,风化剧烈。
2.4.13区域水文地质条件
工作区地下水按其赋存条件和水力特征主要为河谷孔隙潜水类型。
呈条带状分布于八宝河河谷及其两侧冲沟之内,含水层岩性为冲洪积砂卵石和洪积碎石,厚度10~50m。
一般在河谷阶地水位埋藏深度20~70m,地下水水质良好,符合国家颁布的生活饮用水标准,对砼不具侵蚀性。
2.4.2建筑物工程地质
(1)引水口
据现场踏勘,引水口段河床宽度20~30m,河道顺直且平缓,河床比降约1.7%,地基地层为冲洪积卵石层,分布连续,均匀,青灰色,含水,稍密,卵、砾石成分主要为花岗岩、砂岩、石英岩等硬质岩石,多呈次圆状,分选差,粒径以20~80mm者居多,占55~60%,含泥量1~3%。
该层属强透水层,地下水埋深1.0m左右。
引水口左岸为基岩裂隙水溢出带,沿山脚呈线性分布,分布范围长35m左右,根据2012年9月4日实测资料,该处出水量达253L/s。
根据调查走访,最枯月流量也在100L/s左右。
水源水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
(2)输水干管
小东索水源工程输水干管沿东索河现代河床左岸布设,所处地貌类型主要为河漫滩和河流Ⅰ级阶地前缘,地层岩性简单,主要为第四系全新统(Q4al)冲洪积漂卵砾石层,地基承载力强,但管沟开挖难度较大。
2.5水质
青海省疾病预防控制中心,对水源水进行了检测评价。
结果符合
基岩裂隙水下游侧集中出露
基岩裂隙水上游侧集中出露
GB/T3838-2002《地表水环境质量标准》的Ⅱ类水水质要求。
可以作为生活饮用水水源水。
各项指标详见水质化验结果表。
2.6天然建筑材料
经调查,八宝河祁连县城下游一带,河漫滩宽约100m,地形平缓,河流冲积卵砾石层呈带状沿河分布,分布长度1.3km。
本工程所需混凝土粗、细骨料均可就地采集,平均运距约8.0km。
工程所需块石量不大,可就近在河漫滩地上捡集漂石,质地坚硬,强度高,平均运距6km。
工程区水质分析结果表
表2-8
分析项目
单位
坝址
地表水SY01
SO42-
mg/L
49.61
mmol/l
1.033
HCO3-
mg/l
221.21
mmol/l
3.625
CO32-
mg/l
0
mmol/L
0
硬
度
总硬度
mg/L
332.98
德国度
18.65
其
它
侵蚀性CO2
mg/L
0
游离CO2
mg/L
16.12
矿化度
mg/L
1955.0
PH值
7.48
3.工程现状、存在的问题和工程建设的必要性
3.1工程现状
祁连县城供水系统始建于1972年,建成日供水量500m3水井1座,井深3m(现已报废),距水厂800m处修建100m3蓄水池1座,并铺设了铸铁管配水管网,总长约2.8km。
1998~1999年扩建水源至水塔,主管道采用DN200铸铁管,管长850m,在八宝河畔供水公司院内修建日供水量1000m3的大口井1口,300m3蓄水池l座。
2000年投资310万元扩建了八宝镇供水管网共计4.531km,在供水公司新建
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