精作XX大型水库工程建设施工项目可行性研究报告.docx
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精作XX大型水库工程建设施工项目可行性研究报告
XX大型水库工程建设施工项目建议书
1项目建设的必要性和任务
1.1工程所在流域自然概况
城固地处陕西南部汉中盆地腹地，北靠秦岭，南依巴山。
毕家河水库坝址位于汉江北岸一级支流文川河上，属城固县老庄镇大木厂村境内，距离城固县城35km。
流域内山峰林立，植被覆盖良好，水土流失较少，水源涵养较好。
文川河系汉江左岸一级支流，发源于城固、汉台、留坝三县（区）交界处的鹅凤包，流经城固县老庄、文川、崔家山、龙头、柳林以及沙河营等六个镇，于沙河营镇梁家庵村注入汉江，全长48.3km，流域面积223km2，河道平均比降15.1‰。
其中老庄以上山区段长28.56km，平川段长19.74km，流域内小支沟较多，流域面积在10km2以上的支流有大厂沟和两河沟两条。
毕家河水库大坝拟建在老庄镇大木厂村境内河道的主流上，坝址以上集雨面积63.47km2。
项目区属北亚热带湿润气候区，工程区缺乏气象资料，借用城固气象站资料加以说明。
城固气象站高程海拔486.4m，多年平均气温14.1℃，极端最高气温37.6℃，极端最低气温-9℃；多年平均相对湿度80%，多年平均日照时数1486小时，多年平均地温为16.9℃，多年平均降水量为788mm，多年平均水面蒸发量为1043.5mm（80cm蒸发皿）；平均风速为1.3m/s，最大风速为14.3m/s，同时风向NNE。
项目区气温适中，日照充足，雨量充沛，四季分明。
坝址以上集雨面积63.47km2，多年平均径流总量0.254亿m3，水资源相对较为丰富，但开发利用率较低，仅在老庄镇杨家关村境内，距县城25km处建有总库容624万m3的千山水库一座，主要以供水、灌溉为主，兼防洪、发电等综合利用的小
（一）型水库。
下游23.3万人（包括规划的柳林智慧新城15万人）的居民生活用水缺乏，在此处建坝形成水库用于供水具有必要的开发价值。
1.2县域社会经济
城固县辖18个镇，310个行政村，2441个村民小组，17个社区居委会，全县总人口53.9万人，其中：
农业人口44.59万人，非农业人口9.31万人；人口年自然增长率1.78‰。
全县总国土面积2265km2，其中耕地占11.3%，林地68.5%，水面3.5%，工业、房屋、道路、渠道、田埂等占到16.7%。
全县总耕地面积38.48万亩，2014年粮食总产量16.48万吨。
全县GDP总值138.29亿元，其中农业总产值67.97亿元。
全县地方财政收入3.87亿元，农民人均纯收入8383元。
拟建毕家河水库工程作为城固县老庄镇、崔建山镇及柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）及部分农村饮用水的水源工程，供水区域主要为三个镇沿线的行政村及陕飞公司和规划建设中的柳林航空智慧新城：
涉及总人口23.3万人。
1.3项目建设依据
1.3.1符合《汉中航空智慧新城供水工程规划》
2014年12月，汉中市水利水电建筑勘察设计院编制完成了《汉中航空智慧新城供水工程规划报告》，该报告为解决老庄镇、崔家山镇、柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）、等村镇的饮用水问题，提出新建毕家河水库作为毕家河水库供水的补充水源方案。
1.3.2水源地比选
根据万分之一地形图调查研究及现场踏勘，可作为老庄镇、崔家山镇、柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）、等村镇的补充水源主要有以下几种方案：
1、焦岩水库
焦岩水库为城固县远期规划的大型水库，蓄水量大，能满足供水区内居民的正常生活用水需要。
但水库距离供水区的中心位置相对较远，供水管路成本增加。
且工程投资大，近期难以实施，因而，不宜采用该水源。
2、毕家河水库
拟建毕家河水库集雨面积为63.47km2，所在流域多年平均径流量为0.254亿m3。
水资源较为丰富，溪流现状水质良好，且径流量较大。
坝址处较狭窄，内部库容较大，能建设成兴利库容558万m3、坝高68m左右的小
（1）型水库，水库距离老庄镇、崔家山镇、柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）等村镇距离较近，水位自然落差大，可作为下游千山水库的补充水源通千山水厂为上述乡镇群众及厂矿企业供水。
3、其他水源
地下水：
上述供水区属平川与丘陵结合地带，根据当地的打井抽水情况分析，本区地下水资源较缺乏，故不宜采用地下水作为供水水源。
综上所述，兴建毕家河水库可取得优质、稳定的水源，为下游毕家河水库供水起到补充作用。
本次仅对毕家河水库方案进行设计，并对其进行初步的技术、经济分析。
1.4项目建设必要性
1.2.1饮用水的需要
老庄镇、崔家山镇、柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）等村镇及企业目前总人口约8.3万人，远期2030年柳林航空智慧新城人口规划控制在15万人左右。
供水区域内居民生活用水主要为地下水和千山水库水厂供水，用水情况主要受自然条件和年内降雨量影响。
现有的地下水及千山水库水厂水量严重缺乏、调节能力差，供水保证率低，每逢枯水季节当地居民及企业的生活用水即受到影响。
老庄镇、崔家山镇、柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）等村镇及企业饮用水问题直接影响到当地群众的安居乐业及社会的和谐发展，供水区水资源短缺已严重影响当地居民的正常生活和生产，社会不安定因素也随之增多，严重制约了当地经济的快速增长和社会的和谐发展。
1.2.2防洪的需要
本工程的实施，可起到滞蓄洪水的作用，降低下游河道的洪峰洪量，提高防洪标准，保障下游居民以及千山水库和陕飞公司、柳林航空智慧新城的安全。
1.2.3经济发展的需要
陕飞公司、柳林航空智慧新城作为汉中的重要核心，随着社会发展的需要，将发展成为重点建设区域。
近年来人口数量不断增加，生活用水数量急剧上升，用水量很大，现有的千山水库供水水源已无法满足其用水量。
随着供水区经济建设步伐的加快和城镇化水平的不断提高，人们对居住环境和生活水平的要求也大大提高，致使供水区的用水量急剧上升，现状供水情况不能满足日益增加的需水量要求。
根据实际调查摸底，经综合论证，仅有建设毕家河水库才能较为合理的满足日益增长的用水需要。
毕家河水库所在的文川河流域水资源相对较为丰富，径流量较大，距离最近，且水质较好，可联合下游千山水库作为供水水源。
毕家河水库建成后，可直接进入千山水厂处理后进行供水。
综上所述，建设毕家河水库是解决老庄镇、崔家山镇、柳林镇（包括陕飞公司、柳林航空智慧新城）等村镇及企业的供水、防洪需求，带动区域经济发展，提高当地人民生活水平的需要，也是保障社会和谐发展的需要。
因此，该工程的建设十分必要和迫切。
1.5项目建设的任务
毕家河水库是一座以供水为主，兼有防洪等功能的水库。
供水对象是城固县老庄镇、崔家山镇、柳林镇、陕飞公司、柳林航空智慧新城等村镇及企业，目前总人口约8.3万人，远期2030年柳林航空智慧新城人口规划控制在15万人左右的生活用水，供水规模11.0万m3/d。
水库所在流域有较为丰富、清洁的水资源，毕家河水库建设以后，通过联合千山水库供水能有效地解决以上范围内的饮用水问题。
防洪保护范围为水库下游的千山水库、崔家山、柳林航空城，该工程建设后，降低原河道的洪水流量，保障下游河道及沿线村民安全。
2建设条件
2.1 水文
2.1.1流域概况
汶川河系汉江左岸一级支流，发源于城固、汉台、留坝三县（区）交界处的鹅凤包，流经城固县老庄、文川、崔家山、龙头、柳林以及沙河营等六个镇，于沙河营镇梁家庵村注入汉江，全长48.3km，流域面积223km2，河道平均比降15.1‰。
其中老庄以上山区段长28.56km，平川段长19.74km，流域内小支沟较多，控制流域面积在10km2以上的支流有大厂沟和两河沟两条。
该流域内已建水利工程主要为位于中游峡谷口的千山水库。
水库坐落于城固县老庄镇杨老庄村境内，距县城25km，1966年11月动工兴建，1970年5月建成并投入运行。
水库以供水为主，兼有防洪、发电、灌溉等功能，属小
（1）型工程，设计总库容624万m3，兴利库容351.8万m3，设计灌溉面积3.4万亩，有效灌溉面积2.66万亩，水电装机55kW。
坝址以上控制流域面积为94.7km2，河道长约20km，平均比降29.2‰。
拟建的毕家河水库工程位于千山水库上游的毕家河村双庙沟口狭口处，初步确定为混泥土重力坝，最大坝高70m,坝长160m,上游淹没范围2.25km。
坝址以上控制流域面积63.47km2。
汶川河及邻近流域水系及水文站网分布示意图，见图2-1。
2.1.2气象
工程区缺乏气象资料，借用城固气象站资料加以说明。
城固气象站高程海拔486.4m，多年平均气温14.1℃，极端最高气温37.6℃，极端最低气温-9℃；多年平均相对湿度80%，多年平均日照时数1486小时，多年平均地温为16.9℃，多年平均降水量为788mm，多年平均水面蒸发量为1043.5mm（80cm蒸发皿）；平均风速为1.3m/s，最大风速为14.3m/s，同时风向NNE。
2.1.3水文基本资料
该流域内无水文观测站，邻近流域内在湑水河上设有升仙村水文站、溢水河上设有长滩村水文站，三河均属汉江北岸一级支流，其站点布设情况详见图2-1。
（1）溢水河长滩村水文站
长滩村水文站位于汉江北岸一级支流溢水河上，测站位置在陕西省汉中市洋县诸葛乡长滩村，于1958年6月设立观测至今，其控制流域面积237km2，观测项目有水位、流量、含沙量、悬移质输沙率、水温降水、蒸发等项目。
（2）湑水河升仙村水文站
升仙村水文站位于汉江北岸一级支流湑水河上，测站位置在陕西省汉中市城固县桔园乡升仙村，该站是1935年6月至1938年11月由前陕西省水利局设立的西原公站，1940年1月迁至对岸升仙村，改名为升仙村站。
1950年后由陕西省水文总站领导，1951年兼测湑惠渠水位、流量。
1954年基本水尺上迁337m，1964年再上迁100m。
升仙村站控制流域面积2143km2，观测项目有水位、流量、泥沙、降水等。
2.1.4径流
该流域径流主要是由降雨形成，其水情随降雨的变化而变化，汛期河流的水量主要由降水补给，枯水季节主要依靠稳定的地下水补给。
流域多年平均降水量850mm。
降水量年内分配不均匀，年际变化较大。
1～3月和11～12月降水量较小，连续最大四个月降水一般出现在7～10月。
流域无实测径流资料，径流量与降雨量的变化特征基本一致，即年内分配不均匀，年际变化较大。
由汉中地区实用水文手册公式:
W=1000×Y×F
Y:
为多年均年径流深（mm）查表取400mm;
F:
流域面积（km2）63.47km2;
由上述公式求得毕家河水库大坝断面以上控制流域多年平均径流量为0.254亿m3。
2.1.4泥沙
该河流域植被良好，水质相对清澈，含沙量少，属少泥沙河流。
该河无实测泥沙资料，采用邻近湑水河升仙村水文站实测泥沙资料来进行推求其多年平均输沙量。
据升仙村水文站多年平均含沙量0.27kg/m3。
移用该站输沙模数，经计算可得毕家河水库大坝断面以上流域多年平均悬移质输沙量为0.686万t。
2.1.5洪水
2.1.5.1洪水特性
汶川河流域的洪水特性是由该流域的暴雨特性决定的。
暴雨最早出现在4月，最迟到10月，但量级和强度较大的暴雨一般出现在7～8月。
暴雨有霪雨和雷暴雨两种类型，霪雨笼罩面积大，历时长，雨强均匀；雷暴雨笼罩面积小，历时短。
汶川河流域的洪水主要是由暴雨形成，洪水最早出现在4～5月，最迟出现在10月，年最大洪水一般出现在7～8月。
洪水多呈单峰，特点是峰高、量小，历时短，峰形尖瘦。
2.1.5.2该流域历史洪水及重现期
根据《汉中地区实用水文手册》历史洪水调查记载，1925年汶川河杨家关断面曾发生大洪水，调查洪峰流量为603m3/s，成果较可靠，1925年距今已88年，重现期以90年一遇来统计。
2.1.5.3设计洪水
本次工程坝址断面以上控制流域内无水文站，属无资料地区，设计洪水计算拟采用经验公式法、水文比拟法及推理公式法三种方法进行，并结合历史调查洪水及流域历次成果对比选用。
本次毕家河水库项目建议书洪水标准按50年一遇洪水标准设计，500年一遇洪水校核。
2.1.5.3.1经验公式法
根据《汉中地区实用水文手册》，不同频率洪峰流量采用如下式所示的经验公式进行计算：
式中，
为设计频率为P时的洪峰流量（m3/s）；
、n为频率为P的经验系数及指数；
为设计断面以上控制流域面积。
本工程坝址以上控制流域面积为63.47km2，工程所在洪峰流量经验公式分区为江北区，据此可计算不同频率洪峰流量，具体成果参见下表2-1。
表2-1毕家河水库坝址以上洪峰流量成果表（经验公式法）
项目
不同频率洪峰流量（m3/s）
0.2%
2%
n
0.633
CP
28.94
QP
400.43
2.1.5.3.2水文比拟法
溢水河与汶川河同属汉江左岸一级支流，地理位置相邻，所属气候区一致，流域下垫面条件相似，且建有具备长期实测资料的长滩村水文站，该站控制流域面积237km2，故选取溢水河长滩村水文站作为参证站，采用水文比拟法推求设计断面处的设计洪水。
（1）参证站设计洪水计算
a洪水资料的选样
采用年最大值原则选取洪水系列，即从实测流量资料中逐年选取一个最大瞬时流量，组成洪峰流量系列。
b历史调查洪水
依据陕西省水利厅1984年整编的《陕西省洪水调查资料》，溢水河流域1945年以来曾发生过3次较大洪水。
其中，1958年洪水最大，调查洪峰流量为890m3/s，重现期确定为61年（调查考证期为1945-2005年）；1945年洪水次之，洪峰流量为870m3/s；1981年洪水最小，洪峰流量为576m3/s。
详细成果参见下表2-2。
表2-2溢水河长滩村站调查洪水及重现期统计表
河名
站名
流域面积
（km2）
调查成果
年份
洪峰流量（m3/s）
重现期（年）
可靠程度
溢水河
长滩村
237
1958
890
61
较可靠
1945
870
供参考
1981
576
可靠
c实测洪水系列
本次计算收集到溢水河长滩村水文站1959～2005年共计47年的实测连续洪水资料，基本资料具有可靠性和一致性，且47年系列中包含有丰水段、平水段和枯水段，丰、平、枯水段相间出现，作为洪峰流量总体的随机样本能反映出溢水河洪峰流量的总体分布规律，系列具有较好的代表性。
详见下图2-2。
图2-2溢水河长滩村站历年洪峰流量过程线图
d洪水频率计算
将溢水河长滩村水文站1959～2005年实测洪水系列与1958年、1945年历史调查洪水组成一个不连序系列，按照不连序系列计算经验频率。
用矩法估算统计参数作为初试值，采用P-Ⅲ型曲线目估适线，适线时着重考虑曲线中、上部的较大洪水点据。
经计算，确定溢水河长滩村水文站不同频率洪峰流量及统计参数见表2-3，频率曲线见图2-3。
表2-3溢水河长滩村站不同频率洪峰流量计算成果表
河名
站名
统计参数
不同频率洪峰流量（m3/s）
均值
CV
CS/CV
0.2%
2%
溢水河
长滩村
210
1.06
2.5
1400
896
图2-3溢水河长滩村站洪峰流量频率曲线图
（2）设计断面洪水计算
依据水文比拟法，采用前述计算得到的参证站（溢水河长滩村水文站）不同频率洪峰流量成果，推求毕家河水库坝址以上不同频率洪峰流量。
计算采用公式为：
式中，Q设计、Q参证分别为设计断面与参证站不同频率洪峰流量，m3/s；F设计、F参证分别为设计断面以上及参证站控制流域面积。
汶川河沙河营镇段防洪工程设计断面不同频率洪峰流量详见表2-4。
表2-4毕家河水库工程坝址断面洪峰流量成果表（水文比拟法）
河名
断面位置
统计参数
不同频率洪峰流量（m3/s）
均值
CV
CS/CV
0.2%
2%
汶川河
坝址
200
1.06
2.5
681.67
392.27
2.1.5.3.3推理公式法
（1）毕家河水库坝址断面以上设计洪水计算
a设计暴雨
毕家河水库坝址断面以上控制流域面积63.47km2，河道长度12km，平均比降29.2‰，流域介于60-300km2之间，故设计暴雨历时取12h。
①设计点暴雨
根据《汉中地区水文实用手册》及《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》，查不同历时点雨量均值等值线图及Cv等值线图，得毕家河水库坝址断面以上流域几何中心处不同历时的平均暴雨量及Cv值，同时按照Cs/Cv=3.5，由P-Ⅲ型曲线确定不同设计频率的模比系数，进而计算得出不同设计频率下各历时的点暴雨量。
详见下表2-5。
表2-5毕家河水库坝址断面以上控制流域不同频率设计点暴雨量计算成果表
历时（h）
年最大各历时点雨量统计参数
不同频率设计点雨量（mm）
Ht（mm）
Cv
Cs/Cv
0.2%
2%
1
28.33
0.55
3.5
108.50
73.09
3
40.00
0.53
3.5
147.60
100.60
6
51.80
0.55
3.5
198.39
133.64
12
65.00
0.49
3.5
222.30
154.70
24
75.00
0.55
3.5
287.25
193.50
不同频率设计点暴雨量计算成果表
历时
Htp（0.2%）
Htp（2%）
Kp（0.2%）
Kp（2%）
Ht
1
108.50
73.09
3.83
2.58
28.33
3
147.60
100.60
3.69
2.515
40.00
6
198.39
133.64
3.83
2.58
51.80
12
222.30
154.70
3.42
2.38
65.00
24
287.25
193.50
3.83
2.58
75.00
②设计面雨量
根据《汉中地区水文实用手册》及《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》，在求得设计点雨量之后，还需进一步采用点面系数法折算成面雨量。
折算关系如下式所示：
式中，
为历时为t的暴雨点面系数；
、
为线型拟合参数和指数；
为控制流域面积。
毕家河水库坝址断面以上控制流域在暴雨相似分区上属Ⅲ2区，不同设计频率下各历时点面雨量折算参数、指数及折算成果参见下表2-6。
表2-6毕家河水库坝址断面以上控制流域不同频率设计面暴雨量计算成果表
历时（h）
参数及指数
点面系数
不同频率设计面雨量（mm）
at
bt
α
0.2%
2%
1
0.00462
0.3484
0.914
99.21
66.83
3
0.00484
0.2866
0.926
136.69
93.17
6
0.00504
0.2473
0.934
185.23
124.78
12
0.00375
0.2447
0.949
210.98
146.83
24
0.00220
0.2740
0.965
277.14
186.69
③设计面雨量的时程分配
根据《汉中地区水文实用手册》及《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》查得12小时概化雨型，以此为依据对设计面雨量进行时程分配，详细成果参见下表2-7。
表2-7毕家河水库坝址断面以上控制流域不同频率设计12小时面暴雨量时程分配表
历时（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
H1（%）
100
100
H3-H1（%）
48
52
100
H6-H3（%）
52
25
23
100
H12-H6（%）
13
15
13
12
26
21
100
P=0.2%（mm）
3.35
3.86
3.35
3.09
6.70
17.99
19.49
99.21
25.24
12.14
11.16
5.41
210.98
P=2%（mm）
2.87
3.31
2.87
2.65
5.73
12.64
13.69
66.83
16.44
7.90
7.27
4.63
146.83
b产流计算
毕家河水库坝址断面以上控制流域属汉江北产流分区，根据《汉中地区实用水文手册》，流域最大蓄水量Im=82mm，前期影响雨量Pa=2/3Im=54.67mm。
该区按蓄满产流模型计算，即将扣除初损后的剩余降雨过程全部按产流对待，初损雨量I0=Im-Pa=27.33mm。
潜流量占产流总量的20%，由产流过程中各时段平均扣除。
毕家河水库坝址断面以上控制流域不同设计频率产流过程及净雨过程计算成果参见下表2-8。
表2-8毕家河水库坝址断面以上控制流域不同频率产流过程及净雨过程计算成果
历时
（h）
P=0.2%
P=2%
产流
过程
净雨
过程
产流过程
净雨过程
1
0.00
0.00
0.00
0.00
2
0.00
0.00
0.00
0.00
3
0.00
0.00
0.00
0.00
4
0.00
0.00
0.00
0.00
5
0.00
0.00
0.00
0.00
6
11.01
7.34
2.73
0
7
19.49
15.82
13.69
10.67
8
99.21
95.54
66.83
63.81
9
25.24
21.57
16.44
13.42
10
12.14
8.47
7.90
4.88
11
11.16
7.49
7.27
4.25
12
5.41
1.74
4.63
1.61
合计
210.98-27.33=183.65
157.97
146.83-27.33=119.5
98.64
历时
P=0.2%
P=2%
（h）
产流
净雨
累积净雨过程
产流过程
净雨过程
累积净雨过程
过程
过程
1
0
0
95.54
0
0
63.81
2
0
0
111.36
0
0
74.48
3
0
0
127.18
0
0
87.9
4
0
0
140.27
0
0
92.78
5
0
0
148.74
0
0
97.03
6
11.01
7.34
156.23
2.73
0
98.64
7
19.49
15.82
157.97
13.69
10.67
98.64
8
99.21
95.54
157.97
66.83
63.81
98.64
9
25.24
21.57
157.97
16.44
13.42
98.64
10
12.14
8.47
157.97
7.9
4.88
98.64
11
11.16
7.49
157.97
7.27
4.25
98.64
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