1、1 综合说明黄陂夏家寺灌区补源工程是通过工程措施将滠水河的水送到夏家寺水库，维持夏家寺库水位在46.39米以上，主要目的是解决干旱年份夏家寺灌区的灌溉和旅游景点木兰湖水位偏低问题。1.1基本情况1.1.1灌区概述夏家寺灌区范围包括黄陂区的长堰、王家河、蔡柘、甘棠、六指、塔尔、鲁台等七个乡镇，自然面积46.5万亩，计310平方公里。除此之外，红安的部分耕地也在灌区内引水。灌区原设计灌溉面积19.64万亩，目前实灌面积只有11.4万亩，规划达到灌溉面积21.64万亩。灌区以粮食作物为主，是武汉市的主要粮、棉、油产区之一，粮食作物主要有水稻、小麦、玉米、薯类、豆类等，经济作物有油菜、芝麻、花生、棉花2、蔬菜等。灌区现有人口28.3万人，人口密度913人/km2，农村共有劳力11.7万人。夏家寺灌区现有大型水库一座，小型水库19座，塘堰11566口，总容积3.782亿立方米，有效容积1.68亿立方米。夏家寺水库为本灌区内唯一的一座大型水库，具有灌溉、防洪、旅游（木兰湖旅游区）、城镇供水等多种功能，是夏家寺灌区的主要水源，夏家寺水库拦截滠水河支流长堰河，流域属湖北省水文气象第一、三、四区交界处，水库承雨面积142平方公里，河道长19公里，主河道平均坡降为2.2，流域为丘陵区呈扇形，植被良好。水库总库容2.9亿m3，其中兴利库容1.2亿m3，防洪库容0.79亿m3，死库容0.9亿m3，水库承雨面3、积142km2，多年平均径流量为0.937亿m3。1.1.2灌区现存问题(1)灌区供、需矛盾突出，灌溉保证率降低，干旱年份实灌面积仅占设计灌溉面积的60%。(2)夏家寺水库蓄水量不能满足木兰山风景区进行旅游开发的要求。(3)由于旱季缺水，导致灌区内水库及塘堰水位下降，生态环境遭到破坏。(4)灌区配套建设不完善，渠系漏水,渠系利用系数偏低。1.1.3水文气象灌区所处流域属北亚热带季风性湿润气候，受太平洋湿热气团和西伯利亚冷气团影响，降雨多为锋面雨；若遇厄尔尼诺现象，气候会表现异常，如1998年、1999年。每年6月中旬，西太平洋副热带高压出现第一次北抬，跳过北纬20，由我国华南季节性北进至江淮一4、带，因北方冷空气和南方暧湿空气常在副高边缘交汇处相互作用，从而使长江流域形成梅雨天气。据夏家寺雨量站1972年至2000年的雨量资料，夏家寺灌区多年平均年降雨量为1204.8mm。丰水年份最大年降雨量为2116.3mm（1983年）， 干旱年份最小年降雨量为773.1mm（1978年）， 在29年的降雨资料中，年降雨量在1000mm以下的年份有7年。夏家寺灌区的水资源主要为天然降雨，多年平均径流量1.69亿立方米，最大年径流量3.61亿立方米，最小年径流量0.72亿立方米。一般年份水资源利用率可达到50%。据长轩岭水文站泥沙观测资料系列分析（其资料连续序列在40年及以上），测流断面多年平均含沙5、量0.250kg/m3，年平均含沙量最大值为0.709 kg/m3，多年平均输沙量16.336万t，多年平均输沙模数124.417t/km2。其中年最大输沙量56.9万t，发生于1968年；年最小输沙量0.814万t，发生于1978年。年最大与最小输沙量相差数十倍，这表明输沙量受河道径流量影响显著。滠水全年泥沙总量89%-98%集中在汛期，非汛期泥沙含量极少。1.2 水资源论证1.2.1项目建设的必要必性（1） 灌区内农业用水灌溉保证率低、覆盖率低，严重影响农业生产。夏家寺水库原设计灌溉面积19.64万亩。水库自1970年正常畜水后，历年最大实灌面积17.0万亩，但因水库供水不足，目前仅灌溉16、1.4万亩。尚有8.24万亩灌溉死角。若与区内26.6万亩耕地比较，则另有几万亩耕地需要灌溉。特别是最近几年来，旅游业的发展，更加剧了农业灌溉供需矛盾，导致农业生产发展受制。据统计，自建库以来，先后出现8次大的旱灾，因缺水导致抽水库死水（即死水位以下）的次数逐年增多，时间间隔越来越短。1971年1990年的20年间抽水库死水2次；1991年2001年10年间，抽水库死水4次，从正常蓄水到现在，抽死水的几率高达20%，平均每5年中有一年要抽死水。（2） 兴建补源工程是恢复改善灌区生态环境的需要由于该区缺水，致使水库及塘堰平均水位下降，带来了水体水质恶化，特别是灌区内的部分小型水库和大部分堰塘，每7、逢旱季，水体发黑发臭，生态环境也随之变坏，很多珍稀鸟类因环境恶化已迁徙，如7080年代随处可见的白鹤如今难觅踪影。同时，该区内的养殖业也随着水质变差和植物的萎缩而衰退。因此，兴建补水工程，保持充沛的水量供应，可以恢复原有的自然生态环境，并保持生态的长期平衡。（3） 社会经济的发展、特别是旅游业的发展迫切要求大量优质供水灌区水量不足，已不同程度地制约了区内工农业生产的发展和人民生活的正常进行，特别是严重影响了木兰湖（即夏家寺库区）旅游的发展。木兰湖旅游度假区经过十几年的开发建设，已成为华中地区规模较大、档次较高的旅游区，区内建有度假村及宾馆28家，具备单次同时接待万名游客食宿的能力，素以“碧水青8、山山映水，明镜绿水水浮山”的美景为特色，以山水灵秀吸引游客，是黄陂区乃至武汉市吸引外商外资的“卖点”之一。但是，近几年来，由于水的供不应求，致使木兰湖年平均水位急剧下降，旅游旺季大部分时间水位在46.0米以下，离死水位44.87米不远，因而破坏了木兰湖山水相依的景色，再不能满足游客水上乏舟观景的要求。据调查，木兰湖游客量已由原来的210万人次/年逐年下降到现在的158万人次/年，下降25%，旅游业年利润由原来的920万元下降到640万元，下降30%。并且已影响到外商对黄陂区的投资。（4） 兴建补源工程可为黄陂区城关提供了优质供水。目前，黄陂城区用水是在绕城而过的滠水下游段取水。由于城区的迅速扩9、大，人口随之急增，大量的人类活动，产生了对滠水黄陂城区段水体污染。同时工业的发展，更加剧该河段水体污染速度。因此，黄陂城区段水质已有变差趋势。兴建补源工程，为将来从夏家寺水库调水到城区（距离 6.3 km）创造了条件。总之，兴建该工程，可优化黄陂区水资源的配置，提高滠水水资源的利用率，提高灌区内农田灌溉的保证率和覆盖率，可保障区内人民生活用水，充分发挥木兰湖旅游业在黄陂区经济建设中的作用。所以，该工程的实施事关区内人民的安居乐业，事关黄陂经济的繁荣和可持续发展。1.2.2工程目标及供需水平衡结果兴建补源工程的主要目标是使夏家寺灌区灌溉保证率达到80%，灌溉面积达到21.64万亩；满足灌区内工业10、用水和人畜饮水；为了满足木兰湖的旅游水位要求，夏家寺水库死水位由原来的44.87抬高到46.0米。使木兰湖水位高于46.39米的年份达到80%以上。灌区需水包括农业灌溉用水，工业用水和人畜饮水。规划期的灌区的引输水工程采取防渗措施以提高灌溉水利用系数，本灌区灌溉水利用系数取为0.65。规划期的多年平均灌溉需水量为12252万m3,工业年用水量为1000万m3,人畜引水量为每年1672.48万m3,规划期灌区多年平均总用水量为14924万m3。夏家寺灌区的水资源主要靠天然降雨，通过蓄水工程和提水工程加以利用，现有大型水库一座，小型水库19座，塘堰11566口，总容积3.782亿立方米，有效容积111、.68亿立方米。夏家寺灌区的水源除来自蓄水工程外，目前尚无其它水源工程，夏家寺水库是该灌区内唯一的一座大型水库，直接灌溉面积17.866万亩（包括塘堰灌溉面积），多年平均径流量7740万m3。夏家寺水库除承担17.866万亩的直接灌溉面积外，还负担向19座小型水库供水的任务。小型水库总承雨面积61.03km2，灌溉面积3.774万亩，当来水不足时，可由夏家寺水库补充水源，这些水库包括人造湖、吴家寺、绵羊山等。夏家寺灌区全部蓄水工程的多年平均可供水量为11058万m3（未含库面蒸发损失1890 m3，下同）。与规划期灌区多年平均总需水量14924万m3相比，多年平均缺水量为1976万m3；70%12、的干旱年份年缺水量为4728万m3; 80%的干旱年份年缺水量为6008万m3; 90%的干旱年份年缺水量为7764万m3。80%的干旱年份最大月缺水量为3186万立方米（七月），其次为2226万立方米（八月），892万立方米（六月）。据19722000年的资料分析，29年中有19年缺水，最大年缺水量高达9088万立方米(1978年)，夏家寺灌区现有的可供水量按规划的用水需求， 80%的年份(1972年)年缺水量高达6329万立方米，占当年需水量的44%，因此，必须寻求新的水源才能满足规划要求。1.2.3项目选址及取水地点经黄陂区有关部门多年的实地考察，补源工程拟建于滠水河边的大城潭至夏家寺水13、库一线。取水口设在大城潭，大城潭至夏家寺水库最近，其直线距离6.3km，沿线无大的障碍物和高山，便于布置管道、渠道及渠系建筑。长轩岭以上河段承雨面积1313平方公里，其中，大城潭以上河段承雨面积1110平方公里。根据拟定的工程方案（见后）大城潭取水点地址有2处可供选择，顺流方向依次为1#、2#站址（即取水点），详见工程平面布置图。1.2.4大城潭多年平均可供水量滠水河是黄陂境内的主要河流，是本补源工程的取水水源。滠水河北起大别山南麓，向南流经大悟、红安、穿越黄陂全境在黄陂南部汇入长江，总流程142.14公里，总落差106.95米，流域面积2312km2。大城潭多年平均径流量4.619亿立方米，14、其中最大月径流量1.30亿立方米（7月），最小月径流量0.073亿立方米（1月）。 计算结果表明，在不影响下游用水的前提下，大城潭多年平均可供水量3.917*108m3，1972年取水口可供水量2.8962*108m3，1979年可供水量1.7474*108m3，均大于水库最大年缺水量。1.2.5工程补水方式及补水方案由于夏家寺水库几乎90%的年份都有20%70%的兴利库容没有被利用，采取年内或跨年度预补水方式可以弥补滠水河的流量分布不均问题，以提高夏家寺水库平均水位，其设计灌溉保证率可达到80%。取水最佳时机为春雨期和“梅雨”期。其它缺水时期可取水的机会不多。具体补水方案为：补水时间在11-15、5月和6-7月，分两段补水；如果在11-5月取水时，只有当长轩岭站流量大于3.0m3/s才开机；如在6-7月取水时，只有当长轩岭站流量大于5.0m3/s才开机。同时，保证夏家寺水库水位在46.0-48.44m或46.0-48.82m之间，以尽量靠近但不突破48.44m或48.82m为目标。如果在干旱期出现长轩岭站流量大于8.0m3/s的机会时，就即时开机补水，但要保证夏家寺水库水位不超过48.82m。1.2.6工程取水量 根据50%年份缺水2356*104m3及80%年份缺水6008*104m3的实际，并考虑水库多年平均库面蒸发损失1890*104m3及可供水量，确定一般缺水年份取水3500*16、104m3，特大干旱年份取水7000*104m3。最大月平均取水（7000/5个月）1400*104m3。多年平均年开机（每天12小时）天数125天，多年最大开机天数249天，工程实施后，多年平均缺水量由原来的4504万立方米减小到1004万立方米1.3 工程地质条件1.3.1地质构造与地震 夏家寺水库地处淮阳山字型构造与新华夏系构造的复合部位，滩阳山字型构造前弧西翼内弧的凹陷盆地，由太古界大别群和元古界红安群变质岩、混合岩和多期侵入岩组成，构造形迹多呈NW2040向展布的一系列倒转褶皱和压性断裂带。新华夏系构造在这里正处在第二隆起带和第二沉降带的交线上，滠水断裂为山字型体系中NE15方向展布17、的压性兼扭性断裂构造。区内地震历史记载较少，地震活动源分布于麻城至团风断裂，鉴于本区位于距该震源较远的西部，据湖北省地震裂度区划图和构造纲要图，地震基本烈度为小于六度区。1.3.2工程地质 2002年6月武汉市地质勘察基础工程总公司对夏家寺补源工程的补水泵房和隧洞进行了实地勘探，其场区岩土的构成与特征如下：场区岩土层结构较为简单，在勘探深度范围内，除了上部第四系覆盖层厚度1.00-8.30m外，主要为元古界红安群塔耳组（Pdt2）与（Pmt2）的中低级区域变质片岩类组成：按其成因、年代、物质组成及工程性能分为三个层组。（1）耕植土：以粉质粘土为主，厚度范围柿子隧洞1.00-2.80m，平均厚度18、1.53m；大城潭泵站1.40-3.00m，平均厚度2.43m。（2）粉质粘土（Q2）：以粉质粘土为主，柿子树店隧洞沿顶板埋深0-2.80m，平均厚度1.22m；大成潭泵站顶板埋深1.40-6.80m，平均厚度4.63m。fk=370kpa，Es=9.8Mpa。（3-1）残积土（Pdt2、Pmt2）：以砂质粉质粘土为主，柿子遂洞顶板埋深1.40-4.00m，平均厚度3.00m；大成潭泵站顶板埋深6.80-8.30m，平均厚度7.76m。fk=280kpa，Es=8.0Mpa.(3-2)强风化片岩（Pdt2、Pmt2）：场区标高51.69-66.81m（柿子遂洞）、柿子隧洞顶板埋深1.00-6.19、20m，平均厚度8.20m；大成潭泵站顶板埋深9.00-10.80m，平均厚度4.85m。fk=400kpa。（3-3）中风化片岩（Pdt2、Pmt2）：柿子隧洞顶板埋深10.00-14.00m ,平均厚度5.26m；大城潭泵站顶板埋深13.30-16.20m,平均厚度4.70m(zk6孔分布)。fk=3500kpa。渗透系数k=1.6410-59.5510-7cm/s。(3-4)微风化片岩（Pdt2、Pmt2）：柿子隧洞顶板埋深15.00-18.50m；大成潭泵站顶板埋深18.00m，该层未揭穿。fk=5500kpa。渗透系数k=1.6410-59.5510-7cm/s。该工程建设所需天然建20、筑材料，有粘性土料、砂料、石料。上述材料可在区内就近取材，块石由蔡店采石场供应，陆路运距20km，碎石由石门采石场供应，陆路运距30km，砂可取自滠水河，陆路运距10km。料场贮量、质量均满足工程建设要求。1.3.3水文地质区内地下水主要为基岩裂隙水中的岩浆岩、变质岩风化裂隙水及少量松散岩类孔隙水（潜水）。地下水分别富存于元古界岩石风化层中和山间河谷阶地的全新统冲积层（1.0m-11.0m）。1.4 工程任务和规模补源工程需建一提水工程将滠水河的水送到夏家寺水库。包括取水工程和输水工程两大部分。取水工程的主要工程项目包括引水渠、进水池、主泵房、配电室等；输水工程的主要工程项目包括泵站出水池、渠21、道、渡槽、隧洞、节制闸、分水闸等。要实现工程目标，需建如下主要工程项目：（1）设计流量为6.5秒立米的提水泵站一座。（2）设计流量为6.5秒立米，总长7.81公里的输水渠一条。补水工程的设计供水保证率取为80%，流量按年内或跨年度补水方式及滠水河可供水量来确定，经过计算，补水工程的特征流量为：设计流量： 6.5秒立米; 加大流量： 7.5秒立米;特征水位为：前池设计水位：33.25米;前池最高运行水位：36.69米;前池最低运行水位：31.00米;前池设计洪水位：38.95米;前池校核洪水位：39.99米;出水池设计水位：55.02米;输水工程出口端（夏家寺水库端）设计水位：49.84米。特征22、扬程为：设计净扬程：21.77m最高净扬程：24.02m最低净扬程：18.33m1.5 工程布置及主要建筑物补源工程的工程等别为三等，中型工程。泵站、压力管道、涵闸、隧洞、渡槽、渠道等主要建筑物为3级建筑物。根据泵站的级别，确定泵站的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为100年一遇。根据黄陂区多年的实地考察，位于滠水河边的大城潭定为补源工程提水泵站的站址。将滠水河的水送到夏家寺水库，整个工程包括拦水工程、取水工程和输水工程三大部分。拦水工程的主要工程项目包括拦河橡胶坝，截水墙和橡胶坝配水设施等；取水工程包括引水渠、进水池、主泵房、配电室等；输水工程的主要工程项目包括泵站出水池、渠道、渡槽、23、隧洞、节制闸、分水闸等。泵站工程采用直接利用泵房挡水的布置形式。泵站工程的主要建筑物包括拦污栅，公路桥，引水渠、进水池、主泵房。主泵房沿长度方向共分三部分，即检修间，机组段和配电室。机组段长度为31.2米。检修场段长度为7.8米，配电控制室及值班室段长度8.4米，泵房总长度47.4米。泵房宽度初步拟定为9.0米。整个渠系工程包括出水池，明渠，渡槽，隧道，钢筋混凝土箱涵，节制闸，分水闸及公路桥等，根据大城潭与夏家寺水库间的地形条件选定渠线的走向，渠线总长为7.81公里,其中明渠长5742米, 渡槽总长度394米，隧洞长1574米。该工程土建部分主要工程量为：土方开挖12.09万m3，石方开挖9.24、85万m3，土方回填12.54万m3，砼1.83万m3，浆砌块石3.12万m3，钢材1146吨，碎石垫层0.06万m3，渡槽394米，隧洞1.574公里，碎石公路2.4公里。1.6 机电设备根据设计流量及扬程，选择3台SLOW-600-560（I）A型双吸离心水泵机组，单机设计流量为1.02秒立米，单机功率355千瓦。输电线路总长度2.5公里，电压等级10KV，输电回路单回。1.7 管理人员和设施按每人15M2设置办公用房600M2；按每人33M2设置职工住宅1300M2，另设500M2生产用房。共计2400M2。1.8 环境影响评价工程实施后可大大改善夏家寺水库干旱年份的生态环境，有利于发展25、工农业生产，有利于发展旅游业，对滠水河下游用水不会产生不利影响。1.9 施工组织设计夏家寺灌区补源工程施工项目可分为水上部分和水下部分。水下部分主要有滠水拦河坝，引水渠和泵站前池。水上部分包括主泵房，出水池，输水渠道，渡槽，隧洞，节制闸等。施工工期暂定为二年，其各项目的先后次序的安排遵循如下原则：1)、受河水水位影响的工程尽量安排在水位低的季节施工。如拦水坝、引水渠、泵站前池、主泵房（水下工程部分）等均安排在冬春枯水季节施工。2)、运用施工机械设备量较大的项目，尽量错开时期安排，以避免机械闲置和机械不足的现象，达到施工机械的科学的重复利用的目的。如水上建筑施工安排在夏、秋两季以及后期，还可安排26、在水下工程机械闲置期。1.10 投资估算本投资估算主要执行能源水规（1990）825号文颁发的水利水电工程可行性研究投资估算编制办法,湖北省水利厅鄂水计（1998）266号文颁发的湖北省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准，鄂水计（1999）318号关于水利水电工程设计概预算费用构成及计算标准补充规定的通知。渠系方案工程的分类投资额如下：建筑工程 3230.91万元；机电设备及安装工程 633.43万元；金属结构设备及安装工程 138.77万元；临时工程 300.84万元；独立费用 527.24万元；预备费 483.12万元；工程总投资 5314.31万元。1.11 经济评价本工程的主27、要经济评价指标如下 经济内部收益率： EIRR=114505%； 经济净现值： ENPV=24860 万元； 经济效益费用比： EBCR=1.162。财务内部收益率：14.59%财务净现值 （iC=4611.92）投资回收期：37年以上各项指标均满足规范要求，说明本工程在经济上是合理可行的。1.12 编制依据武汉市黄陂区夏家寺灌区补源工程项目建议书水利水电工程可行性研究报告编制规程DL5020-93；水利水电工程环境影响评价规范灌溉与排水工程设计规范GB50288-99节水灌溉技术规范SL207-98泵站设计规范GB/T50265-97水利建设项目经济评价规范SL72-942 基本情况2.1 28、流域概况2.1.1河流水系夏家寺灌区位于滠水东岸。补源工程拟建于滠水河边的大城潭至夏家寺水库一线，从滠水取水。滠水发源于大悟县金鸡岭，集大悟、红安两县部分来水，在两河口入本市黄陂区境内，自北向南，经黄陂区城关镇至滠口汇入长江。滠水干流全长142km，流域总面积2312km2，总落差107m.在本市境内河段长90.7km,区间集水面积1500 km2。根据长轩岭水文站实测水量推算，滠水多年平均入境水量3.83108m3，入长江水量9.92108m3。滠水源头有东西两条，都在大悟县境内，东支发源于鄂豫交界处三角山，流程42.9公里，西支为西大河，发源于寨基山南坡，流程51.4公里，两河交汇于两河口29、。入黄陂南下经北门港、大城潭、长轩岭、王家河、城关，在杨汊河入汉北河直至江咀入长江。滠水水系发达、支流众多。在黄陂境内有7条支流，集水面积 1090.5平方公里，它们是姚蔡河、李集河、栗树河、泊沫港、梅店河、龙兴河和长堰河，其中长堰河穿越夏家寺灌区。长堰河源于红安新屋咀，途经卢家咀、吴家河、夏家寺水库、彭家大堰、陈家畈、档子熊、草蒲潭，由吴正口入滠水，流程36.43公里，流域面积239平方公里，长堰河为季节性河流，在灌区内的支流有西李甲河，源于金王冲，绕长堰南入长堰河，流程6公里，流域面积26平方公里。北湖位于灌区东南部，承雨面积355平方公里。港区内有吴家寺等5条支流，流域面积199.5平方30、公里，流程72.69公里。其中：吴家寺河源于蔡榨红岗山茶场，经黄家楼、韩陈益进吴家寺水库，再由六指入北湖，流程25公里，流域面积56平方公里。三姑井河，源于蔡榨雷家凹，经姜家岗、齐家田，蔡大湾、上胡湾、曾家湖、三姑井水库入北湖，流程17公里，流域面积39平方公里。许桥河，源于蔡榨的韩集，经桂花树、汪大湾、王家田、大吴畈、樟树湾、丁王湾、下河同湾，从许桥入北湖，流程16.9公里，流域面积54平方公里。袁家汊河，源于六指千秋水库，经芦子田、鲍家咀，汤家桥、周石桥、黄家街、上姚湾、下姚湾入北湖，流程9公里，流域面积23平方公里。人造湖河，源于六指郑田村，经肖家冲、周付湾、刘大湾、楼子湾到人造湖入北湖31、，流程5公里，流域面积27.5平方公里。2.1.2水文气象滠水流域属北亚热带季风性湿润气候，受太平洋湿热气团和西伯利亚冷气团影响，降雨多为锋面雨；若遇厄尔尼诺现象，气候会表现异常，如1998年、1999年。每年6月中旬，西太平洋副热带高压出现第一次北抬，跳过北纬20，由我国华南季节性北进至江淮一带，因北方冷空气和南方暧湿空气常在副高边缘交汇处相互作用，从而使长江流域形成梅雨天气。滠水流域地处长江中游下段，因特殊的地理位置和环境，使其易受高空槽、高原槽、中低层切变线、台风等局部天气系统影响，形成多雨天气，流域多年平均降水量1205mm,平均径流深为529.2mm。滠水四季分明，光照充足，雨量充沛32、，冬冷夏热，平均无霜期245天，年平均气温16.7摄氏度，最高气温41.3摄氏度，最低气温-18.1摄氏度。每年12月至次年2月为冬季，流域处于冷空气团控制之下，气候寒冷，雨量较少，平均气温4。雪日数一般在10日左右，积雪深度一般在20-30mm。6月中旬至7月中旬为“梅雨期”，暴雨集中出现，其特点是暴雨多连续出现，强度明显，常造成洪涝灾害。有些年份，由于冷空气强大，长期为西北气流控制，或南方暖空气来得特别早，上空为干热空气控制，冷暖空气不在本区交绥，造成夏旱、空梅”气候。7月下旬至8月为盛夏，天气以晴热为主，日平均气温达33，日最高气温39，经常出现“伏旱”。流域暴雨主要集中在4-9月份，该33、时段暴雨量占全年70-80%。全年无霜期平均250天，北部较短。全年太阳能幅射量为108.05千卡/cm2，多年平均日照为2100小时。流域内四季都会发生大风，而以春季和春末夏初最易造成风灾的季节，主要是寒潮大风，气旋波大风，雷雨大风，冰雹大风（或龙卷风）出现较多，最大风力达10级，风速28m/s。滠水流域布置的各类水文站点主要包括大悟夏店水文站、长轩岭水文站、黄陂雨量站等。滠水流域黄陂区境内水文、雨量站点9处，其中雨量站7处，水文（水位）站2处，即长轩岭站和黄陂城关站。现有观测项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发等。现有站点系列一般在25年以上，夏家寺水库水位、雨量站实测降水量资料29年，长轩34、岭水文站实测资料45年。长轩岭站及夏家寺水位、雨量站系省水文站点（1972年设站），原始资料通过整编，本次计算以长轩岭站及夏家寺水库站水文资料作为基本资料来源。长轩岭水文站位于黄陂区长岭镇，该站距河口距离60km，控制来水面积1313km2，由省水文水资源局于1956年设立，观测水位、流量及其它水文要素。长轩岭站设有蒸发量项目，该站从1966年开始观测蒸发量，1971年至1983年停测，1984年至1997年恢复观测，其中86，91，92，94年缺，从1966至1997年共有15年的蒸发量观测资料。流域平均蒸发量为927.1毫米，呈北多南少趋势，与降雨情况相反。流域平均干旱指数0.75，属湿润35、地区。滠水长轩岭水文站设有含沙量、输沙量测验项目。其资料连续序列在40年及以上。测流断面多年平均含沙量0.250kg/m3，年平均含沙量最大值为0.709 kg/m3，于1974年，最大日含沙量3.48kg/m3，于1980年，年平均含沙量最小值为0.07 kg/m3，于1978年。多年平均输沙量16.336万t，多年平均输沙模数124.417t/km2。其中年最大输沙量56.9万t，发生于1968年，同年7月份出现最大日输沙量22.4万t；年最小输沙量0.814万t，发生于1978年。1968年、1983年正好是滠水的大水年，1978年、2000年正好是滠水的枯水年。最大与最小输沙量相差数十36、倍，这表明输沙量受河道径流量影响显著。2.2灌区基本情况2.2.1 社会经济概况夏家寺灌区位于武汉市黄陂区东部，灌区内汉麻公路、京九联通铁路横贯东西，黄夏公路纵贯南北，乡村公路连成网络，地理位置优越，交通发达。夏家寺水库亦称木兰湖，是武汉市名不虚传的旅游渡假胜地和后花园，现有渡假村、会议娱乐中心、培训基地等达百余处，为该区的经济发展发挥了巨大作用。灌区自然面积为46.5万亩，是黄陂区重要的粮、棉、油生产基地。其中耕地面积25.2万亩；居民点及其它设施占地1.7万亩；河、湖、塘、堰面积8.6万亩；山地及其它面积7万亩；灌区可开发的荒山、荒地有4万亩。灌区原设计灌溉面积19.64万亩，目前实灌面积37、只有11.2万亩。灌区现有人口28.3万人，人口密度913人/km2，农村共有劳力11.7万人。夏家寺灌区受益乡镇8个，自然条件优越，经济资源以农业、畜牧业和养殖业为主，是武汉市优质商品粮、种籽、棉油、养殖业生产基地，1999年黄陂区粮、棉、油播种面积分别为47.3万亩、0.94万亩、11万亩，产量分别为15815吨、563吨和11470吨。1999年灌区工农业总产值12.5亿元（黄陂区，下同），其中农业产值5.2亿元，工业产值7亿元，国民生产总值20亿元，人均国民生产总值7539元，农民人均年收入2668元，灌区经济对全区社会经济的发展有着举足轻重的地位。根据灌区国民经济和社会现状统计资料及38、黄陂区“十五”计划和2015年远景规划，结合本区经济发展建设情况，灌区国民经济发展目标如下：国民生产总值：国民生产总值平均年增长8%，2005达到27亿元，2015年达到59亿元，人均分别达到9200元、18000元。工农业总产值：2005年工农业总产值达到18.36亿元（其中工业总产值11.8亿元，农业总产值6.8亿元）；2015年工农业总产值达到41.6亿元（其中工业总产值30亿元，农业总产值11.6亿元）。农业生产指标：2005年粮食、棉花、油料产量分别达到17.4T、622T、12617T，平均增长2%；2015年粮食、棉花、油料产量分别达到21万T、754T、16906T。人口：灌区39、现有人口28.3万人，其中农业人口26万人，非农业人口2.3万人，预计2005年总人口为29.2万人，其中农业人口21.08万人，非农业人口8.12万人，2015年灌区总人口达31.6万人，其中农业人口18.01万人，非农业人口13.59万人。2.2.2水利工程现状夏家寺灌区的水资源主要靠天然降雨，通过蓄水工程和提水工程加以利用。目前灌区内还没有引水工程。 蓄水工程夏家寺灌区现有大型水库一座，小型水库19座，塘堰11566口，总容积3.782亿立方米，有效容积1.68亿立方米。（1） 夏家寺水库夏家寺水库为本灌区内唯一的一座大型水库，具有灌溉、防洪、旅游（木兰湖旅游区）、城镇供水等多种功能，是40、夏家寺灌区的主要水源，夏家寺水库拦截滠水河支流长堰河，流域属湖北省水文气象第一、三、四区交界处，水库承雨面积142平方公里，河道长19公里，主河道平均坡降为2.2，流域为丘陵区呈扇形，植被良好。夏家寺灌区多年平均降雨量1204.8毫米，降雨季节主要集中在4至9月份，其降雨量占全年的74%，主要汛期67月份占年降雨量的33.7%，降雨量时空分布不均，雨强变化较大。夏家寺水库于1959年11月开始兴建，1960年上半年坝高达到47.74米，水库开始发挥效益。1962年冬至1963年11月坝顶高程达到51.74米，1975年3月至1976年6月按原设计完成施工。夏家寺水库原设计灌溉面积19.64万亩41、，设计灌溉保证率为75%，历年最大实灌面积17.0万亩，但因水库供水不足，目前仅灌溉11.4万亩。坝址下游10公里内为丘陵区，10公里外进入平畈区，河道弯曲，行洪能力低，河道无堤防，阻水建筑物多，下游河道安全泄量100秒立米，相当于10年一遇标准。下游有长堰，王家河两乡镇，有京九至武汉连通铁路，318国道等重要交通设施，防洪保护面积7.5万亩，人口0.62万余人，影响面积20万亩，人口20万余人，地理位置十分重要。夏家寺水库原设计为100年一遇设计，1000年一遇校核，由于水文系列数据延长，水文参数有所改变。1976年水文复核后，为提高水库防洪能力，增建大坝防浪墙0.8米、增建非常溢洪道10042、米，1979年核定防洪能力设计标准为百年一遇，校核标准为可能最大洪水。水库总库容2.9亿m3，其中兴利库容1.2亿m3，防洪库容0.79亿m3，死库容0.9亿m3，水库承雨面积142km2，多年平均径流量为0.937亿m3。详见基本情况一览表及有关表格。表2-2-1 夏家寺水库基本情况一览表 建设地点黄陂县长堰公乡灌溉面积设计19.6万亩所在流域滠水支流长堰河目前实灌11.4万亩集水面积142km2历年最大实灌17.0万亩设计单位省水利设计院发电设计施工单位黄陂县水利局实际5.7万度建设日期开工1959年11月下游情况河道安全泄量1681m3竣工1965年10月交通距京广线42公里基本地震烈度43、5 度城镇距黄陂县城30公里设计地震烈度6 度耕地20万亩高程基准面黄海人口20万人工程总投资847 万元设计重现期100 年校核重现期P.M.P水库特性设计洪水位51.20m校核洪水位52.87m汛限水位正常高水位49.90m死水位44.87m总库容2.896 亿立方米其中：调洪库容0.79兴利库容1.206死库容0.9坝型粘土心墙坝主坝坝顶高程53.74m坝长度590m坝顶宽度7m防浪墙顶高程54.54m堰顶高程46.9m(闸控)堰顶净宽16m表2-2-2 夏家寺水库水位、库容、泄流量关系曲线表水位（m）库 容（108m3）面积（km）2溢洪道(m3/s)非常溢洪道(m3/s)备 注38.44、00.16539.00.2146.340.00.2927.641.00.399.342.00.50511.143.00.63113.344.00.7715.545.00.9317.746.01.11219.946.91.32621.9047.01.35022.1148.01.59724.42849.01.85926.7721549.92.10628.912312750.02.13329.113015051.02.39931.519842651.202.45234.721649052.872.89737.1344113653.02.93137.43541200注：现有正常溢洪道堰底高程46.9045、米，堰宽4孔平板闸宽16米。非常溢洪道堰底高程48.74米，堰宽100米，无闸。表2-2-3 夏家寺水库各种频率洪水有关参数频率(%)P.M.P0.010.050.10.512单位雨量1060676578525418370323mm洪峰4558343032202800227020501704m3/s洪量1.160.870.820.700.550.4560.415108m3正常下泄量344306293264229212194m3/s非常下泄量1136m3/s库水位52.8752.4152.2551.951.4451.2051.0m表2-2-4 夏家寺水库多年运用情况表 单位：米、亿立方米项 目数46、量说 明多年平均来水量0.9367最大：2.2339（1983年），最小：0.3391（1966年）多年平均灌溉水量0.5144最大：1.1100（1978年），最小：0.1364（1982年）多年平均弃水量0.1212最大：0.8962（1969年）水库调度原则是：遇超千年一遇洪水，即水位超过52.2米时启用非常溢洪道泄洪;灌溉服从防洪、水库泄洪与下游河道发生矛盾时，下游河道必须服从水库安全。夏家寺水库工程包括枢纽工程和灌区渠系工程。枢纽工程包括大坝、溢洪道和东西输水闸。大坝为粘土心墙坝，坝顶高程53.74米，坝顶长590米，宽7米，最大坝高26米，坝基防渗为粘土齿槽防渗，大坝迎水面为块石护47、坡，背水面为草皮护坡。正常溢洪道为开敞式宽顶堰，堰底高程46.9米，净宽16米，（4孔4x3米）最大泄量343m3/。闸门型式平面钢闸门，启闭设备为QPQ2x8型双吊点16吨固定卷扬式启闭机。非常溢洪道型式为自溃坝，堰底高程48.74米，堰顶净宽100m，最大泄量为1136m3/s。副坝位于东西输水管处，总长160米，最大坝高15米，坝顶宽5米。东输水管型式为圆形有压涵洞，断面直径为1.7m，进口高程42.74m，最大灌溉引水流量为12m3/s。西输水管形式为圆形有压涵洞，断面直径为1.1m，进口底板高程38.74m。灌区渠系工程主要有东西二条干渠东干渠从渠首至小隧洞，全长30km，土渠断面型48、式为梯形，底宽2.6-1.5m，边坡1:1.5，流量12-4m3/s。东干渠渠系有支渠十一条，总长121.3km。西干渠从渠首至王家河，全长22.6km，流量2m3/s，底宽1.5m，边坡1:1.5。支渠以上渠系建筑物共有782处，包括隧洞、渡槽、泄水闸、分水闸、节制闸、涵洞、涵管、公路桥、便桥、斗门、溢流堰、山溪入渠、倒虹吸管等，其中较大型的建筑物有渡槽15处，总长1885.5m，隧洞2处，总长707.5m。（2） 其它水库除夏家寺水库外，灌区内还有人造湖、吴家寺、绵羊山等小型水库，其中人造湖水库承雨面积20平方公里，总库容585万立方米，兴利库容140万立方米，灌溉面积0.8万亩，人造湖水49、库的特点是兴利库容相对承雨面积来说比较小，一般年份都有大量的弃水，所管辖的灌溉面积基本能得到保证；吴家寺水库承雨面积7.4平方公里，总库容1290万立方米，兴利库容722万立方米，灌溉面积1.6万亩，吴家寺水库的特点是兴利库容相对承雨面积来说比较大，所管辖的灌溉面积一般得不到保证，需要通过泵站取夏家寺的水加以补充。绵羊山水库承雨面积1.36万平方公里，总库容41.4万立方米，兴利库容15.4平方公里，灌溉面积0.18万亩，其余小型水库总承雨面积16.22平方公里，总库容1105万立方米，兴利库容622.6万立方米，灌溉面积1.194万亩。（3） 塘堰夏家寺灌区内塘堰，在农田灌溉中发挥着重要作用50、，灌区内塘堰数量和蓄水量经过由少到多，又由多到少的过程，50年代初，灌区有塘堰17524口，大部分为浅塘小堰，水面只有24295亩，一次蓄水2043万m3，那时塘堰为抗旱的主要水源，党和政府领导农民修塘改堰，扩大蓄水能力，塘堰蓄水能力增加到4903万方，灌溉面积达到40621亩，夏家寺水库建成后，灌区塘堰处数逐渐减少，蓄水能力随之下降，原因一是灌区塘堰成了渠道的一部分，失去了蓄水功能，二是不重视塘堰管理，致使部分塘堰失修，淤泥成田。灌区现有塘堰11566口，总水面33282亩，承雨面积284km2，总库容0.486亿m3,兴利库容0.149亿m3。提水工程灌区建固定内燃机站14处，装机114551、马力，固定电力机站66处，装机6695kw，总流量23.9m3,灌溉面积94730亩，这些泵站大多以水库东西干渠或库内水作为提水水源，部分从滠水、人造湖提水，其中较大的提水泵站有双凤亭站、华师庙站、吴家凹泵站。双凤亭站、装机380kw，流量1.1m3/s，水源来自滠水，灌溉面积1.5万亩。华师庙站，装机2630kw，流量3m3/s，水源来自人造湖水库和夏家寺水库，灌溉面积4万亩。2.2.3 存在问题(1)灌区供、需矛盾突出，灌溉保证率降低，干旱年份实灌面积仅占设计灌溉面积的60%。(2)夏家寺水库蓄水量不能满足木兰山风景区进行旅游开发的要求。(3)由于旱季缺水，导致灌区内水库及塘堰水位下降，生52、态环境遭到破坏。(4)灌区配套建设不完善，渠系漏水,渠系利用系数偏低。3水资源论证 3.1 概论夏家寺灌区补源工程拟直接从本流域干流滠水取水补给夏家寺水库，以满足该灌区用水需求。为严格执行水利部，国家计委颁布的建设项目水资源论证管理办法，促进该区域水资源优化配置，保障该项目工程的合理用水要求，保证区内水资源可持续利用，有必要对取水工程的水源（水量、水质）及其取水必要性、合理性、可靠性和可行性，进行充分论证，从而为建设项目主管部门和水资源主管部门审批取水工程提供科学依据。本次论证遵循水资源合理开发、优化配置，高效利用，有效保护的原则。论证依据为：中华人民共和国水法、中华人民共和国水污染防治法、中53、华人民共和国防洪法、取水许可制度实施办法。“湖北省水利厅、湖北省计委关于贯彻落实意见的通知（鄂水发200214号）、湖北省水功能区划报告、地表水环境质量标准（GB3838-2002）、水资源评价导则SL/T238-1999、湖北省水资源保护规划、武汉市黄陂区夏家寺灌区补源工程项建议书等。”3.2 项目建设的必要必性（1） 灌区内农业用水灌溉保证率低、覆盖率低，严重影响农业生产。夏家寺水库原设计灌溉面积19.64万亩。水库自1970年正常畜水后，历年最大实灌面积17.0万亩，但因水库供水不足，目前仅灌溉11.4万亩。尚有8.24万亩灌溉死角。若与区内26.6万亩耕地比较，则另有几万亩耕地需要灌溉54、。特别是最近几年来，旅游业的发展，更加剧了农业灌溉供需矛盾，导致农业生产发展受制。据统计，自建库存以来，先后出现8次大的旱灾，因缺水导致抽水库死水（即死水位以下）的次数逐年增多，时间间隔越来越短。1971年1990年的20年间抽水库死水2次；1991年2001年10年间，抽水库死水4次，从正常蓄水到现在，抽死水的几率高达20%，平均每5年中有一年要抽死水。（2） 兴建补源工程是恢复改善灌区生态环境的需要由于该区缺水，致使水库及塘堰平均水位下降，带来了水体水质恶化，特别是灌区内的部分小型水库和大部分堰塘，每逢旱季，水体发黑发臭，生态环境也随之变坏，很多珍稀鸟类因环境恶化已迁徙，如7080年代随处55、可见的白鹤如今难觅踪影。同时，该区内的养殖业也随着水质变差和植物的萎缩而衰退。因此，兴建补水工程，保持充沛的水量供应，可以恢复原有的自然生态环境，并保持生态的长期平衡。（3） 社会经济的发展、特别是旅游业的发展迫切要求大量优质供水灌区水量不足，已不同程度地制约了区内工农业生产的发展和人民生活的正常进行，特别是严重影响了木兰湖（即夏家寺库区）旅游的发展。木兰湖旅游度假区经过十几年的开发建设，已成为华中地区规模较大、档次较高的旅游区，区内建有度假村及宾馆28家，具备单次同时接待万名游客食宿的能力，素以“碧水青山山映水，明镜绿水水浮山”的美景为特色，以山水灵秀吸引游客，是黄陂区乃至武汉市吸引外商外资56、的“卖点”之一。但是，近几年来，由于水的供不应求，致使木兰湖年平均水位急剧下降，旅游旺季大部分时间水位在46.0米以下，离死水位44.87米不远，因而破坏了木兰湖山水相依的景色，再不能满足游客水上乏舟观景的要求。据调查，木兰湖游客量已由原来的210万人次/年逐年下降到现在的158万人次/年，下降25%，旅游业年利润由原来的920万元下降到640万元，下降30%。并且已影响到外商对黄陂区的投资。（4） 兴建补源工程可为黄陂区城关提供了优质供水。目前，黄陂城区用水是在绕城而过的滠水下游段取水。由于城区的迅速扩大，人口随之急增，大量的人类活动，产生了对滠水黄陂城区段水体污染。同时工业的发展，更加剧该57、河段水体污染速度。因此，黄陂城区段水质已有变差趋势。兴建补源工程，为将来从夏家寺水库调水到城区（距离 6.3 km）创造了条件。总之，兴建该工程，可优化黄陂区水资源的配置，提高滠水水资源的利用率，提高灌区内农田灌溉的保证率和覆盖率，可保障区内人民生活用水，充分发挥木兰湖旅游业在黄陂区经济建设中的作用。所以，该工程的实施事关区内人民的安居乐业，事关黄陂经济的繁荣和可持续发展。3.3 项目选址及上级审查意见331 项目选址及取水地点经黄陂区有关部门多年的实地考察，补源工程拟建于滠水河边的大城潭至夏家寺水库一线。取水口设在大城潭，大城潭至夏家寺水库最近，其直线距离6.3km，沿线无大的障碍物和高山，58、便于布置管道、渠道及渠系建筑。长轩岭以上河段承雨面积1313平方公里，其中，大城潭以上河段承雨面积1110平方公里。根据拟定的工程方案（见后）大城潭取水点地址有2处可供选择，顺流方向依次为1#、2#站址（即取水点），详见工程平面布置图。332 有关部门审查意见3.4取水水源地地表水资源及其开发利用现状本次调查评价主要采用水文部门设立的水文站、雨量站和少数气象站的观测资料，共有7个雨量观测站，一个水文站，大部分站点(见表3-4-1)的实测资料系列在3045年以上。表3-4-1 滠水流域雨量控制站一览表分区名降雨控制站站数滠水长轩岭、黄陂、张家大湾、姚家集、夏家寺、长岭岗、滠口7降水量：根据流域雨59、量站1956年2000年系列观测数据统计分析，流域多年平均面降水量1205.7mm，折合水体21.0997108m3。成果见下表（用降水量及径流量分别排频确定代表站及各保证率代表年）。表3-4-2 滠水流域年降水量特征值四级区面积(Km2)统计年限年数年 降 水 量不同频率降水量(mm)均值(mm)CvCs/Cv20%50%75%95%滠 水175019562000451205.70.222.01416.2 1182.9 1015.7 804.2 19561979 241136.70.212.01330.3 1120.2 968.7 776.2 19712000301217.30.232.0160、442.6 1196.2 1020.4 799.6 19802000211276.90.232.01513.3 1254.8 1070.4 838.7 表3-4-3 黄陂代表站降水量特征值 单位：mm雨量代表站名称所属四级区所属行政区典型年年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年黄陂滠水黄陂区偏丰年 P=20%195939.1 128.5 95.6 167.1 247.5 483.2 7.3 13.8 68.0 64.4 79.5 54.6 1448.6 平水年 P=50%19869.2 4.0 71.5 162.4 68.9 334.8 231.5 16.7 75.3 61、101.1 44.1 39.7 1159.2 偏枯年 P=75%198436.7 21.5 49.1 57.6 73.8 317.0 108.7 73.1 61.6 34.3 69.1 69.4 971.9 枯水年 P=95%197828.9 31.7 87.1 70.9 159.5 145.0 1.8 27.6 21.9 30.8 46.5 14.2 665.9 水面蒸发:水面蒸发指充分供水条件下的蒸发能力,近似用E601型蒸发器观测的蒸发值代替。根据长轩岭蒸发站观测资料统计,（见表3-4-4），本区多年平均水面蒸发量901.9mm。水面蒸发时空分布与气温、气压、风力、空气湿度、日照等气象因62、素有关，受其影响本区水面蒸发量季节性变化很明显，地区之间相比，南部大于北部。表3-4-4 长轩岭站多年平均年蒸发量特征值 单位：mm蒸发代表 站名称所属四级区所属行政区年段1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年汛期4-9月枯水期1-3月10-12月长轩岭滠水黄陂1952-1971 1984-200027.933.549.867.590.2107.1132.9133.4106.272.847.633.0901.9637264.6径流： 根据19562000年分区径流系列资料统计分析，流域多年平均天然径流量为9.2715108m3，折算成平均径流深为529.2mm。表3-4-563、 滠水流域天然年地表径流量特征值四级区面积 (Km2)年 径 流 量不同频率径流量均值Cv20%50%75%95%径流深(mm)径流量（108m3)径流深(mm)径流量（108m3)径流深(mm)径流量（108m3)径流深(mm)径流量（108m3)径流深(mm)径流量（108m3）滠水1750529.29.2715 0.40 693.212.1457502.78.8079375.76.5828238.1 4.1722 长轩岭代表站典型年天然径流量月分配表3-4-6 水量单位：108 m3河流名称代表站名典型年年份月份汛期（4-9月）1-3月4月5月6月7月8月9月10-12月全年滠水长轩岭偏64、丰年P=20%1958 0.360 1.164 1.064 0.072 0.580 4.559 0.187 0.554 8.540 7.626 %4.215 13.6 12.5 0.8 6.8 53.4 2.2 6.487 100.0 89.297 平水年P=50%1995 0.233 0.872 0.569 2.106 1.110 0.540 0.423 0.277 6.130 5.620 %3.801 14.2 9.3 34.4 18.1 8.8 6.9 4.519 100.0 91.680 偏枯年P=75%1967 0.377 0.455 0.884 0.243 0.368 0.195 65、0.060 1.189 3.770 2.205 %10.000 12.1 23.4 6.4 9.8 5.2 1.6 31.538 100.0 58.488 枯水年P=95%1961 0.269 0.077 0.164 0.131 0.510 0.233 0.160 0.338 1.880 1.275 %14.309 4.1 8.7 7.0 27.1 12.4 8.5 17.979 100.0 67.819 多年平均0.546 0.280 0.833 1.110 1.904 0.808 0.540 0.687 6.602 5.476 %8.270 4.2 12.6 16.8 28.8 12.2 66、8.2 10.406 100.0 82.9 地下水：评价年份为1980-2000年，通过逐年逐项计算，求得流域多年平均地下水资源量为2.1427108m3。在时空分布上，地下水资源与降水及河川径流量具有较的一致性，年际间亦具有相应丰枯变化的水文周期，因下垫面和包气带作用，地下水在时空变化上变幅较小。表3-4-7 滠水流域不同频率地下水资源量四级区面积 (Km2)年数多年平均地下水资源不同频率地下水资源 (108m3)均值 (108m3)CvCs/Cv20%50%75%95%滠水1750212.14270.12 22.3548 2.1320 1.9649 1.7377 开发利用现状： 滠水流域年67、开发利用水资源量3.31*108m3。其中，开发当地水资源2.6*108m3,客水资源0.71*108m3,当地资源利用率达到28%。其中，大城潭以下流域（黄陂橡胶坝工程）年（P=85%）用水量0.6559*108m3。表3-4-8 滠水流域开发利用水资源量表分区年份水资源量（亿m3）开发利用量（亿m3）当地水资源利用率（%）水资源利用率（%）当地地表水过境客水总用水量其中客水地下水当地水利用量滠水19909.043.433.080.70.042.3425.924.4199312.434.414.170.990.043.1425.324.619958.253.343.570.70.052.8268、34.330.419988.283.933.350.720.052.5831.22719999.732.143.130.640.052.44252620005.012.552.530.510.061.9739.332.8平均9.273.33.310.710.052.62827.5表3-4-9 大城潭以下流域（黄陂橡胶坝工程）用水量表月 份4月5月6月7月8月9月月用水量 (104m3)4241365789422091697相应流量(m3/s)1.640.5080.2203.348.256.55月 份10月11月12月1月2月3月月用水量 (104m3)8575757575757相应流量(m3/69、s)3.310.2200.2200.2200.2200.2203.5补源工程的主要目标和要求3.5.1工程目标兴建补源工程的主要目标是: 使夏家寺灌区有效灌溉面积达到21.64万亩，灌溉保证率达到80%；同时，满足灌区内工业用水和人畜饮水以及改善木兰湖地区的旅游环境，使木兰湖水位高于46.0米的年份达到80%以上。3.5.2灌区缺水量（供需平衡）分析（1） 需水分析 灌区范围及灌溉面积夏家寺灌区范围包括黄陂区的长堰、王家河、蔡榨、甘棠、六指、塔尔、鲁台等七个乡镇的耕地面积19.64万亩以及红安县觅儿的部分耕地2万亩，灌区总耕地面积21.64万亩，总人口28.8356万人。详见表3-5-1。表370、-5-1 夏家寺水库灌区面积一览表 乡镇名称灌溉面积其 中人 口大牲畜小牲畜（亩）水田旱地（人）（万头）（万头）长堰2691923533338631555灌王家河3740032500490041456蔡柘4440936798761146755区甘棠2538223205217741687六指5102542040898548416内塔尔61214732138938426鲁台5166491724935061木兰湖渡假5000小 计19642216772528697288356红安20000180002000合 计216422185725306972883562.9219.47 作物组成灌区以粮食作物71、为主，是武汉市的主要粮、棉、油产区之一，粮食作物主要有水稻、小麦、玉米、薯类、豆类等，经济作物有油菜、芝麻、花生、棉花、蔬菜等。灌区设计作物组成主要根据现行耕作制度，并根据国家有关政策以及中共武汉市委市政府关于加快都市农业发展的实施政策，武汉市农业产业化领导小组办公室关于“全市五个百万亩实施方案”有关黄陂区该灌区范围内的农田，适当调整农业种植结构，朝着“二高一优”的农业方向发展，应用农业先进技术，推广优良品种，增加中稻和小麦的种植比例，减少双季稻的种植面积。表3-5-2 作物种植比例表(%)阶段早稻中稻晚稻小麦棉花油料现状14273310934规划5510161234灌溉定额 单作物需水量影响72、作物需水量主要归结为两方面因素：即气象因素与非气象因素，非气象因素是指土壤水份条件、产量水平等。作物需水量采用作物系数法计算，其计算式为：ETc=KcET0 （3-5-1）式中：ETc计算的站点作物需水量（毫米）； Kc作物系数； ET0参考作物蒸发蒸腾量（毫米）这里Kc代表非气象因素，ET0代表气象因素。水利部农村水利与水土保持司从1983年以来组织全国灌溉试验工作人员研究制定出了“全国主要农作物需水量图”。在其研究成果中，湖北武汉控制站点的水稻生长期的ET0各月强度值见表3-5-3。表3-5-3 湖北武汉站ET0值各月强度 月份123456789101112ET0(Mm/d)0.911.273、11.752.613.514.275.244.982.292.221.190.87湖北武汉站站水稻作物系数Kc值见表3-5-4。表3-5-4 水稻生长期作物系数（Kc）及其逐月变化 月品种及分区早 稻晚 稻45677890双季稻江北片1.001.091.301.201.011.091.261.10江南片1.001.321.441.261.091.151.421.33中 稻1.031.351.501.400.941.24湖北省水稻生长期的起止日期如下：早稻 4月26日起，7月20日止，历时86天晚稻 7月26日起，10月31日止，历时98天；中稻 5月26日起，9月10日止，历时108天。根据作74、物生长期的起止日期，ET0值的各月强度和作物系数逐月变化值按上式即可求出各种作物需水量。单作物用水定额 将作物的需水量扣除对应频率下作物所得到的降水量即为作物的用水(定额)量。其中，水稻灌溉定额还需加上泡田期用水量；降水量采用夏家寺雨量站1972-1999年资料（结果见表3-5-5）综合灌溉定额农作物综合灌溉定额主要按灌区作物权重加权确定，计算式为：m综=1m1+2m2+nmn(3-5-2)式中：1、2、n为单项作物种值比，m1、m2、mn为单项作物灌溉定额。根据各年的降雨量和规划的作物种植面积可求出各年的综合灌溉定额。水田、旱田综合灌溉定额分别计算，结果详见表3-5-6。 灌区需水量 灌区需75、水包括农业灌溉用水，工业用水和人畜饮水。农业灌溉用水根据灌溉用水面积和综合灌溉定额即可求出农业灌溉净需水量，加上损失水量即得灌溉毛需水量。灌溉毛需水量可用灌溉净需水量除以灌溉水利用系数求得，根据节水灌溉技术规范SL207-98的要求，灌溉水利用系数，大型灌区不应低于0.50;中型灌区不应低于0.6；小型灌区不应低于0.7。本灌区选用灌溉水利用系数为0.65。因此灌区的引输水工程必须采取防渗措施以提高灌溉水利用系数。规划期的多年平均灌溉需水量为12252万m3（详见表3-5-6）。工业用水工业用水量按每亿元产值年用水量50万m3水计。灌区范围内的工业产值规划期预计为20亿元，其年用水量为100076、万m3。人畜饮水居民生活用水按每人每天120升计，大牲畜用水按每头每天50升计，小牲畜用水按每头每天30升计，规划期预计人口将达31.6万人，年用水量为1384.08万m3，大牲畜为3.16万头，年用水量为57.7万m3，小牲畜为21.07万头，年用水量为230.7万m3。合计工业和人畜引水量为每年2672.48万m3。灌区工业用水及人畜饮水见下表。表3-5-7 夏家寺灌区工业用水及人畜饮水计算表 阶 段项 目单 位数 量综合定额年需水量单位数量(104m3)人口 万人28.83升/人.日1201262.75现大牲畜 万头2.92升/头.日5053.3小牲畜 万头19.47升/头.日3021377、.2状工业用水亿元11.8104m3/亿元30354合 计1883.25规人口 万人31.6升/人.日1201384.08大牲畜 万头3.16升/头.日5057.7划小牲畜 万头21.07升/头.日30230.7工业用水亿元20104m3/亿元501000合 计2672.48灌区总需水量为前3项需水量之和。小水库类推。规划期灌区多年平均总需水量为12251.6万m3（详见表3-5-6）。（2） 灌区可供水量及水量平衡 灌区可供水量夏家寺灌区的水源除来自蓄水工程外，目前尚无其它水源工程，这些蓄水工程包括夏家寺大型水库、人造湖、吴家寺、绵羊山等小型水库以及塘堰等。灌区内21.64万亩灌溉面积的用水78、由这些蓄水工程提供水源。水量的分配与实际地形和渠系的布置有关。由于受到地形的限制，许多小型水库和塘堰的承雨面积与所管辖的灌溉面积是不匹配的，如人造湖水库承雨面积大而灌溉面积小，吴家寺等水库则灌溉面积大而承雨面积小，许多塘堰则基本没有承雨面积但仍然有灌溉面积，这些小型水库和塘堰的灌溉水不足部分均由夏家寺水库提供。夏家寺水库是该灌区内唯一的一座大型水库，直接灌溉面积17.866万亩（包括塘堰灌溉面积）。夏家寺水库除承担17.866万亩的直接灌溉面积外，还负担向19座小型水库供水的任务。小型水库总承雨面积61.03km2，灌溉面积3.774万亩，当来水不足时，可由夏家寺水库补充水源，这些水库包括人造79、湖、吴家寺、绵羊山等。见下表：表3-5-8 黄陂区夏家寺灌区蓄水工程特性表 水库名称夏家寺人造湖吴家寺绵羊山其它水库塘堰独立塘堰合 计承雨面积 (km)2142207.41.3616.22284470.98总库容 (104m3)28960585129041.41105486436845.4兴利库容(104m3)1206014072215.4622.6148615046水面面积(km2)22.10.351.61.5625.61年蒸发量(104m3)1993.255.5253.9247.52550.1灌溉面积(万亩)14.4130.81.60.181.1943.45321.64夏家寺水库可供水量为80、当年库区承雨面积上天然来水量与水库上年末库存水量之和。其中，来水量采用径流系数法推求，即P*r, 径流系数r用滠水流域降水（P）及径流资料推求。小水库计算方法相同。 水量供需平衡水量供需平衡分析分两步进行：先将小水库及塘堰按其灌溉面积分别计算出每年需水量及余缺水量(见表3-5-6)，再将其需水量从夏家寺灌区总需水量中扣出，得到夏家寺水库直接灌溉面积上的需水量。然后加上小水库及堰塘缺水量作为夏家寺水库调节计算中的需水量，再对夏家寺水库逐年进行水量供需平衡计算。由于大部分年份都为缺水年，水库的起调库容设为0，当年的来水量与水库上一年的库存水量之和作为当年的可供水量，可供水量与需水量的差值即为余缺水81、量。其中，超出水库兴利库容的部分作为弃水弃掉。在计算中暂不考虑库面蒸发损失和库渗水量。多年平均缺水量为1976万立方米(不含库面蒸发损失)，计算结果详见表3-5-6。（3） 80%保证率缺水量确定及其代表年选择将前面算得的各年的缺水量进行排频计算，并按皮尔逊型理论频率曲线进行配线（进行适线时采用加减常数法），均值为-1976,变差系数Cv为0.591, 偏差系数Cs为0.773,求得不同频率下的年缺水量见下表：表3-5-9 夏家寺灌区不同频率下的年缺水量表 频率（%）余缺水量(104m3)频率（%）余缺水量(104m3)频率（%）余缺水量(104m3)频率（%）余缺水量(104m3)2018682、640-117060-354280-60082596545-176865-412085-68153020650-235670-472890-776435-50055-294475-534495-9044从表中可看出，按规划的灌溉面积，目前夏家寺灌区的水源保证率不到35%，一般年份即50%的年份缺水量为2356万立方米，80%的干旱年份缺水6008万立方米（未考虑库面蒸发和渗漏）。根据以上分析并结合实际情况，选定1972年作为80%保证率代表年。1979年（85%）作验证。（4） 80%保证率代表年缺水量计算 按照前述方法，对1972年和1979年进行逐月平衡计算。在计算中考虑库面蒸发损失，忽略83、渗漏损失。结果表明：1972年缺水量达到8508*104m3； 1979年缺水量高达到10129*104m3（详见表3-5-10）。主要缺水月份是5至8月，其中，1972年最大缺水月7月，缺水量3520*104m3，其次是8月，缺水量2605*104m3；1979年最大缺水月7月，缺水量2828*104m3，其次是8月，缺水量2504*104m3。表3-5-10 典型年逐月水量平衡分析表 典型年特征量单位一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月合计降雨mm23.850.4165.167.3117.4208.825.519.2110.3151103.7161058.5来水量104m384、138.6293.4961.2391.8683.51215.6148.5111.8642.2879.1603.793.26162.61972库面蒸发86.266.1145.6139.9200.4222.1334.4378.8232.3159.1111.4102.12178.4-80%需水量97112.1162.3229.12369.51991.73150.82209.31017.6289.4101.17411804小水库缺水5.66.59.513.4138.2116.1183.7128.859.316.95.94.4688余缺水-50.2108.7643.89.4-2024.6-1114.3-85、3520.4-2605.1-667413.7385.3-87.3-8507.8缺水平均流量m3/s0.1877.564.313.19.732.570.326典型年特征量单位一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月合计降雨mm7.828.354.995130.5294.413915.259.204.647.4876.3来水量104m336.6132.6257.3445.2611.51379.6651.471.2277.4021.6222.14106.31979库面蒸发67116.9114.7150.1183.2235.6264.8320.7205.8238196.998.82192.86、3-85%需水量87.6101.3146.6207.12141.71800.42848.21997.1919.8261.791.466.810670小水库缺水11.313.118.926.7275.6231.7366.5257118.433.711.88.61373余缺水-129.3-98.7-22.961.3-1989-888.1-2828.1-2503.6-966.6-533.4-278.547.9-10129缺水平均流量m3/s0.4810.4080.0857.433.4310.69.353.731.991.073.6取水口可供水量分析3.6.1大成潭断面径流量分析 选取长轩岭站（集水面87、积1313km2）实测流量系列为分析对象。用面积放大法计算大城潭(集水面积1110km2)流量和径流量（见表3-6-4）。表3-6-1 长轩岭站多年平均径流量对照表 单位：m3 /s,108m3站名项目月径流量年径流量1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月长轩岭实测流量3.705.378.189.5724.2732.8359.7425.1315.3510.949.074.145.507实测径流量0.0990.1300.2190.2480.6500.8511.6000.6730.3980.2930.2350.111天然径流量0.1030.1380.3050.2800.8331.188、101.9040.8080.5400.3310.2440.1126.602大城潭计算流量3.134.546.928.0920.5227.7550.5021.2412.989.257.673.504.656表3-6-2 滠水长轩岭站代表年月平均水位、流量表 （ m3/s 、m、108m3 ）年份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年径流量19722.896.9128.916.619.325.44.071.047.6313.815.53.773.8312平均水位28.8629.0129.1829.129.0729.0628.8328.7628.9929.0329.0728.85最低89、水位28.7928.928.8328.8628.7828.6528.728.5528.7628.8328.8828.819790.70.890.373.5411.722.840.83.5714.11.420.691.082.6850表3-6-3 1972 年长轩岭站逐日平均流量表日/月12345678910111213.676.73.46393.912.1824.21.112.323.034.584.3223.676.73.2728.13.682.1815.51.021.6424.14.584.3233.466.73.0824.43.232.18120.850.9760.14.584.324390、.464.82.920.86.722.189.610.680.327.14.584.3253.087.392.7115.811.69.287.540.48013.85.634.0763.088.932.5312.914.3176.170.1309.1712.43.8573.087.742.7110.485.29.554.58007.1810.63.2382.96.032.911733.283.64006.177.883.2393.276.033.0810.431.12.372.84005.5227.83.23103.466.73.678.4115.52.032.050.4105.52753.291、3113.468.1215.66.75101.691.861.25.715.52303.23123.4611.3145.4339.31.351.861.0626.34.8918.22.84133.2711.39.445.141400.851.860.9248.34.3214.33.23142.99.346.985.75560.0831.460.7937.23.8529.93.03152.718.527.545.7524.401.460.6517.53.6435.83.03162.719.7411.74.8713.501.660.5212.63.7134.43.23172.719.3412.9392、.918.8802.050.389.1710.727.62.84182.718.1212.93.458.410.0282.050.257.5417.418.22.84192.716.740.684.89.890.112.640.116.519.113.83.03202.716.3567.6807.540.112.250.0195.251.211.53.03212.716.0336.930.15.434.42.050.134.8949.69.613.43222.716.0323.515.84.141411.6605.223.89.614.32232.195.3959.211.63.4593.2193、.2805.214.38.34.32242.195.0988.312.23.2333.72.0505.5210.57.544.89251.884.844.2112.8520.82.840.485.528.736.55.2262.194.5428.18.882.49562.842.35.27.545.855.52272.364.321.76.752.151052.053.144.586.845.24.89282.193.8716.55.751.841160.9944.325.855.524.32292.193.6753.95.431.92920.894.633.855.25.854.07302.94、712164.872.0144.21.173.853.434.324.893.85313.8776.62.11.173.054.323.64表3-6-4 滠水大城潭月平均流量表 （ m3/s 、108m3 ）年份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年径流量19722.44 5.84 24.43 14.03 16.32 21.47 3.44 0.88 6.45 11.67 13.10 3.19 3.24 19790.59 0.75 0.31 2.99 9.89 19.27 34.49 3.02 11.92 1.20 0.58 0.91 2.27 3.6.2 取水口可供水量分析因大95、城潭取水不能破坏断面以下河道内用水以及下游用水户的用水，所以，取水口可供水量为大城潭径流量减去以上用水之合，即：Q可=Q大-(q河+q下)式中，Q可为取水口可供水量（m3/s）； Q大为大城潭流量（m3/s）； q河为大城潭以下河道内用水量，实为生态用水，取0.88 m3/s。q下为下游用水户的用水量（m3/s），取黄陂橡胶坝工程用水量。计算结果见下表。表3-6-5 滠水大城潭可供水量表 （ m3/s 、108m3 ）年份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年径流量19722.44 5.84 24.43 14.03 16.32 21.47 3.44 0.88 6.45 11.696、7 13.10 3.19 3.24 q下0.2200.2200.2201.640.5080.2203.348.256.553.310.2200.220q河0.880.880.880.880.880.880.880.880.880.880.880.88Q可1.344.7423.3311.5114.93220.37-0.78-8.25-0.987.48122.09可供水量0.3590.11880.62490.29830.39990.52800.20030.31100.5602.896219790.59 0.75 0.31 2.99 9.89 19.27 34.49 3.02 11.92 1.20 97、0.58 0.91 2.27 q下0.2200.2200.2201.640.5080.2203.348.256.553.310.2200.220q河0.880.880.880.880.880.880.880.880.880.880.880.88Q可-0.51-0.35-0.790.478.50218.1730.27-6.114.49-2.99-0.52-0.19可供水量0.12180.22770.47090.81070.11631.7474计算结果表明，在不影响下游用水的前提下，1972年取水口可供水量2.8962*108m3，1979年可供水量1.7474*108m3，均大于水库最大年缺水量98、。其它年份可供水量为大城潭年径流减去下游年生态需水与多年平均缺水量之和（详见下表）。分析结果：大城潭多年平均可供水量3.917*108m3。表3-6-6 大城潭年可供水量计算表 108m3年份长轩岭站年径流量折算系数大城潭年径流量下游需水量大城潭年可供水量19723.830 1110/1313=3.238 2.89619735.530 0.84544.675 0.72153.954 19745.430 4.591 3.869 19755.350 4.523 3.801 19763.350 2.832 2.111 19775.710 4.827 4.106 19781.170 0.989 0.299、68 19792.690 2.274 1.74719809.867 8.342 7.620 19812.244 1.897 1.176 19825.963 5.041 4.320 198311.609 9.814 9.093 19842.783 2.353 1.631 19856.046 5.111 4.390 19866.980 5.901 5.179 198711.752 9.935 9.214 19883.500 2.959 2.237 19895.398 4.564 3.842 19905.038 4.259 3.538 19919.604 8.119 7.397 19922.924 100、2.472 1.750 19936.482 5.480 4.759 19943.985 3.369 2.647 19954.914 4.154 3.433 19968.939 7.557 6.835 19974.691 3.966 3.244 19985.782 4.888 4.166 19993.146 2.660 1.938 20003.742 3.164 2.442 3.7 工程取水量的确定 根据50%年份缺水2356*104m3及80%年份缺水6008*104m3的实际，并考虑水库多年平均库面蒸发损失1993*104m3及可供水量，确定一般缺水年份取水3500*104m3，特大干旱年份101、取水7000*104m3。最大月平均取水（7000/5个月）1400*104m3。3.8工程补水方式及其合理性分析3.8.1工程补水方案 根据降水及可供水量分布情况，工程补水方式可采用以年内和跨年混合预补水为主，即时补水为辅的策略。 武汉地区干旱一般为伏旱，即7-8月，如果出现“空梅”现象，干旱可能提前到6月；而降雨主要集中在3-7月，即春雨和“梅雨”两个阶段，春雨为3-5月，“梅雨”在6-7月。另外，从大城潭径流过程可以看出，干旱年份7-8月流量（见1972年长轩岭站逐日平均流量表）很小，连供应下游用水都显不足，所以，大城潭取水最佳时机为春雨期和“梅雨”期。其它缺水时期可取水的机会不多。 因102、为以预补水为主，所以， 具体补水实施方案要满足的前提是：补足水库缺水的同时尽量避免水库溢洪带来的浪费以及对水库防洪安全产生影响。 为此，我们选择余水量较大的五个年份进行分析，经统计(见下表)，丰水年7-10月平均余水量2475*104m3，6-10月平均余水量约3686*104m3。表3-8-1 丰水年6-10月、7-10月平均余水量表余水量年、月序号保证率9530198313.36478199126.73682198431034991980413.331441987516.726333平均 526636866-10月(0.70)24757-10月(0.47)所以，我们可以选择5月底和出“梅”103、日期做补水时间控制点，事先预留出4000*104m3或3000*104m3的兴利库容后进行预补水，即在5月底前将水库水量补到兴利库容 （12060*104m3-4000*104m3） 8060*104m3；在出“梅”前将水库水量补到兴利库容 （12060*104m3-3000*104m3） 9060*104m3；而80%保证率年份（1972年）7-10月和6-10月的缺水量分别为6792*104m3（1979年7110*104m3）和7906*104m3（1979年7998*104m3），这样补水既满足了缺水，又避免了补水后溢洪的浪费。反查兴利库容8060*104m3和9060*104m3时的104、相应水库水位分别为48.44m和48.82m。也就是说，48.44m和48.82m即5月底和出“梅”日期前的补水限制水位。具体补水方案为：补水时间在11-5月和6-7月，分两段补水；如果在11-5月取水时，只有当长轩岭站流量大于3.0m3/s才开机；如在6-7月取水时，只有当长轩岭站流量大于5.0m3/s才开机。同时，保证夏家寺水库水位在46.0-48.44m或46.0-48.82m之间，以尽量靠近但不突破48.44m或48.82m为目标。如果在干旱期出现长轩岭站流量大于8.0m3/s的机会时，就开机即时补水，但要保证夏家寺水库水位不超过48.82m。3.8.2建工程后供需平衡分析 将修建工程105、前的缺水量系列与大城潭可供水系列比较，表明修建工程后95%的年份有水可补（见表3-8-2）。3.8.3工程取水对滠水下游的影响 如果大城潭工程盲目取水，对其断面以下河道内用水以及下游用户城关橡胶坝用水必将产生影响。这里，对下游用水分析如下： 城关橡胶坝承担了整个大城潭下游地区的供水任务,滠水橡胶坝兴利库容1504万立方米，设计灌溉面积17.6万亩，灌溉保证率为85%。设计采用典型年为1976年，城关橡胶坝工程实施前，年缺水量为4440万立方米。城关橡胶坝工程实施后85%的年份无缺水，其设计年供水量6559*104m3,见表（取自武汉市黄陂区滠水橡胶坝工程初步设计报告）。另外，我们取1972年最106、小月平均流量0.88m3/s为下游生态流量。两项用水合计7215*104m3/a。由于在前面计算可供水量时，已从径流量中扣除了上述下游用水量，同时，在补水方案中避开了与下游用水的矛盾，所以，该工程取水不会对下游用水产生多大影响。3.8.4工程取水对夏家寺水库防洪的影响 因在补水方案中规定水库最高限制水位为48.82m，未超过 m的汛限水位，所以，水库按方案补水不影响水库防洪安全。4工程地质条件4.1 区域地质概况夏家寺灌区地处淮阳山字型构造与新华夏系构造的复合部位，淮阳山字型构造前弧西翼内弧的凹陷盆地，由太古界大别群和元古界红安群变质岩、混合岩和多期侵入岩组成，构造形迹多呈NW2040向展布的107、一系列倒转褶皱和压性断裂带，新华夏系构造在这里正处在第二隆起带和第二沉降带的交线上，滠水断裂为山字型体系中NE15方向展布的压性兼扭性断裂构造，滠水沿断裂发育，沿河床第四系冲积层淹没了断层形迹，倾向北西，倾角4570；该断层东盘为太古界大别群片麻岩及元古界红安群片岩、片麻岩、混合岩组成的低山丘陵区；断层西盘为白垩系红砂岩和第四系上更新统粘土组成的岗状平原。滠河断裂为多期断裂，但区内地震历史记载较少，地震活动源分布于麻城至团风断裂，鉴于本区位于距该震源较远的西部，据湖北省地震裂度区划图和构造纲要图，地震基本烈度为小于六度区。4.2 工程地质2002年6月武汉市地质勘察基础工程总公司对夏家寺补源工108、程的补水泵房和隧洞进行了实地勘探，其场区地质构造与特征如下：场区岩土层结构较为简单，在勘探深度范围内，除了上部第四系覆盖层厚度1.00-8.30m外，主要为元古界红安群塔耳组（Pdt2）与（Pmt2）的中低级区域变质片岩类组成：按其成因、年代、物质组成及工程性能分为三个层组七个亚层。（1）层耕植土：褐色、土黄色、稍湿，软塑，以粉质粘土为主，土质不均匀，结构松散，大多以原风化土为主（或附近坡地土填之），经农作物改造形成，富含植物根系。厚度范围柿子隧洞1.00-2.80m，平均厚度1.53m；大成潭泵站1.40-3.00m，平均厚度2.43m。（1-a）粉质粘土（Q14）：灰黑-青灰色，饱和，软-109、流塑，以粉质粘土为主，含有机质与腐朽根系及少量碎石，具农臭。该层仅分布在大成潭泵站二个孔（zk7、zk8），顶板埋深2.90-3.00m，平均厚度3.30m。fk=86kpa，Es=2.4Mpa。（2）粉质粘土（Q2）：棕色、黄褐色、稍湿，硬-坚硬，以粉质粘土为主，具网纹状构造，含Fe、Mn质氧化斑及少量灰色粘土，土层自重固结程度好。场区分布不稳定，柿子隧沿顶板埋深0-2.80m，平均厚度1.22m；大成潭泵站顶板埋深1.40-6.80m，平均厚度4.63m。fk=370kpa,Es=9.8Mpa。（3-1）残积土（Pdt2、Pmt2）：黄褐色，稍湿，硬塑，以砂质粉质粘土为主，土质感粗糙（个别110、孔砂粒含量高），含Fe、Mn质结核，肉眼可见鳞片状云母，层间含少量中细砾石（d10mm），底部含少量石英砾石（d=30mm左右，呈次棱角状）。场区内分布不稳定，柿子遂洞顶板埋深1.40-4.00m，平均厚度3.00m；大成潭泵站顶板埋深6.80-8.30m，平均厚度7.76m。fk=280kpa,Es=8.0Mpa.(3-2)强风化片岩（Pdt2、Pmt2）：该场区岩性属片岩类，主要矿物成份为黑云母、钠长石、阳起石、绿帘石、钾长石，见蚀变花斑岩。场区标高51.69-66.81m（柿子遂洞）、29.33-31.28m（大成潭泵站）范围内岩石遭受强烈风化，组织结构大部分或全部破坏，风化裂隙很发育，111、隙面赋存氧化铁膜，岩芯完整性差，RQD25（级差）。该层在场区分布广泛，仅zk7孔尚未揭穿。柿子隧洞顶板埋深1.00-6.20m，平均厚度8.20m；大成潭泵站顶板埋深9.00-10.80m，平均厚度4.85m。fk=400kpa。（3-3）中风化片岩（Pdt2、Pmt2）：岩石主要为阳起片岩及钠长片岩，岩石组织结构部分破坏，矿物成份基本未变，风化、片理发育，片理倾角30-40，岩芯呈块状、短柱状，RQD为差的、较差的。该层与强风化为渐变关系。场区分布广泛、稳定，柿子隧洞顶板埋深10.00-14.00m ,平均厚度5.26m；大成潭泵站顶板埋深13.30-16.20m,平均厚度4.70m(zk112、6孔分布)。fk=3500kpa。渗透系数k=1.6410-59.5510-7cm/s。(3-4)微风化片岩（Pdt2、Pmt2）：岩性特征基本同（3-3）中风化层，结构基本未变，仅节理面略有铁质渲染，少量风化裂隙（2-3条），部分岩石片理呈波状，有石英脉，岩质新鲜，岩芯完整呈短柱状、少量呈长柱状，RQD为较差的至较好的。该层与中风化无明显界限。场区分布广泛、稳定，柿子隧洞顶板埋深15.00-18.50m；大成潭泵站顶板埋深18.00m，该层未揭穿。fk=5500kpa。渗透系数k=1.6410-59.5510-7cm/s。4.3 水文地质区内地下水主要为基岩裂隙水中的岩浆岩、变质岩风化裂隙水113、及少量松散岩类孔隙水（潜水）。地下水分别富存于深层（元古界）岩石风化层中和山间河谷阶地的全新统冲积层（1.0-11.0m）。4.4 天然建筑材料该工程建设所需天然建筑材料，有粘性土料、砂料、石料。上述材料可在区内就近取材，块石由蔡店采石场供应，陆路运距20km，碎石由石门采石场供应，陆路运距30km，砂可取自滠水河，陆路运距10km。料场贮量、质量均满足工程建设要求。5工程任务和规模5.1 补源工程的主要任务补源工程需建一提水工程将滠水河的水送到夏家寺水库。包括取水工程和输水工程两大部分。取水工程的主要工程项目包括引水渠、进水池、主泵房、配电室等；输水工程的主要工程项目包括泵站出水池、渠道、渡114、槽、隧洞、节制闸、分水闸等。5.2 兴建补源工程的基础条件第一, 有较为详细的前期工作。早在一九七七年就将该工程的兴建提到议事日程，并经过认真调查、研究，提出了在大城谭兴建泵站，从滠水河提水经8公里的渠道向夏家寺水库补源的设计方案，并对站址、渠线进行了较为详细的踏勘，初步选定了站址、渠线及总体方案，为目前对该工程的论证设计提供了良好的基础。第二，有可靠的水源保证。滠水河东岸大城谭至夏家寺直线距离6km，大城谭以上流域面积1110km2，占滠水全流域的51%，水量充沛。第三，有坚定的群众基础。当地群众对该工程的兴建积极性较高，早已盼望该工程能早日上马，使该工程的兴建有了可靠的群众基础，会得到当地115、群众的大力支持，为该工程的顺利实施创造了条件。第四，有优越的地质条件。经现场踏勘，站址及渠线地质条件较好，为工程的兴建提供了优越的地质条件。第五，有便利的交通条件，该处乡村公路四通八达，并与周围公路形成了网络，为工程的施工及后期的管理提供了方便。第六，有成熟的技术条件。5.3 补水方案的比较及补水流量的确定从前述各种补水方式的分析结果可知，及时补水可减少水量弃水损失，年运行费在几种补水方式中最低，运行调度容易操作，但所需的工程投资比预补水方式大得多（需建拦河坝），整个工程的利用率低。预补水方式克服了纯及时补水方式的缺点，使工程规模大大减小，只要按规程操作就可克服不易调度的弱点。经以上比较，本工116、程采用年内和跨年度混合补水方式，设计补水流量（1400/30.5天/8.64）5秒立米。5.4 工程规模及主要设计参数夏家寺灌区补源工程共分为两大部分，即取水工程和输水工程。取水工程的取水口设在距长轩岭水文站上游10km处的大城潭。输水工程的出口设在夏家寺水库上游距柿子树店约0.8公里处。取水口至输水工程的出口端的直线距离约6公里，若输水工程采用渠系方案，渠线总长约7.9公里。若输水工程采用压力管道方案，管线总长约6.3公里。5.4.1 设计流量当输水工程采用压力管道方案时，设计流量与补水流量相等，当输水工程采用渠系时，将这一流量值除以渠系水利用系数即为设计流量，取衬砌渠道渠系水利用系数为0.117、75，则泵站的设计流量Q设为：压力管道方案： Q设=5.0 (m3/s)渠系方案： Q设=6.5 (m3/s)加大流量加大流量与最高运行水位和水泵特性有关，据计算，当输水工程采用渠系方案时，加大流量为8.16秒立米。当输水工程采用管道方案时，加大流量为6.25 秒立米。所有输水工程均需用加大流量进行校核。5.4.2 特征水位根据实测资料推出大城潭与长轩岭间的平均水面坡降为0.4%，大城潭与长轩岭间的流程为10公里，平均坡降值为4米，泵站的特征水位以长轩岭水文站实测资料为依据推算。（1）前池设计水位：提水泵站干旱年份的运行时间为19月份，在不设滠水河拦水坝的情况下，可取夏家寺灌区缺水年份19月份118、滠水河大城潭的多年平均水位作为设计水位。夏家寺灌区缺水年份19月份长轩岭水文站多年平均水位为28.92米，推得泵站取水口处的缺水年份的平均水位为32.92米，扣除泵站引水建筑物的水头损失和引水渠的水面坡降，则泵站前池设计水位为32.72米。（2）前池最高运行水位：同理，取夏家寺灌区缺水年份19月份滠水河大城潭的多年最高水位作为最高运行水位。夏家寺灌区缺水年份19月份长轩岭水文站多年最高水位为32.79米，推得泵站取水口处的缺水年份的最高水位为36.79米，扣除泵站引水建筑物的水头损失和引水渠的水面坡降，取泵站前池最高运行水位为36.69米。（3）前池最低运行水位：同理，取夏家寺灌区缺水年份19119、月份滠水河大城潭的多年最低水位作为最低运行水位。夏家寺灌区缺水年份19月份长轩岭水文站多年最低水位为28.44米，推得泵站取水口处的缺水年份的最低水位为32.44米，扣除泵站引水建筑物的水头损失和引水渠的水面坡降，推得泵站前池最低水位为32.24米。但根据实测数据，取泵站前池最低运行水位为31.00米。（4）前池设计洪水位：取长轩岭站历年最高水位进行排频，取其30年一遇的最高洪水位34.95米，推算至大城潭的最高洪水位为38.95米。（5）前池校核洪水位：取长轩岭站历年最高水位进行排频，取其百年一遇的最高洪水位35.99米，推算至大城潭的校核洪水位为39.99米。（6）出水池设计水位：出水池设120、计水位取设计流量对应的出水池水位53.67米。 （7）出水池加大流量水位：出水池最高水位取加大流量对应的出水池水位53.88米。 （8）输水工程出口端（夏家寺水库端）设计水位：输水工程出口端水位的确定原则有二条，一是在泵站运行期间，出口端水位必须高出库水位，二是尽量减少渠道的开挖量。根据这一原则，渠系方案输水工程出口端水位定为49.84米，管道方案输水工程出口端水位定为55.0米。5.4.3 特征扬程设计扬程：23.53米；最高扬程： 26.38米；最低扬程： 21.53米。6 工程布置及主要建筑物6.1 工程等别及建筑物级别水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000中规定，灌溉面积5121、万50万亩时工程等别为三等，该工程设计灌溉面积为19.64万亩，由此确定该工程等别为三等，中型工程。拦河坝、泵站、压力管道、涵闸、隧洞、渡槽、渠道等主要建筑物为3级建筑物。据湖北省地震烈度区划图和构造纲要图,地震基本烈度为小于6度区,设计烈度为6度。根据泵站的级别，确定泵站的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为100年一遇。6.2 工程选址渠系方案中，在大城潭附近，提水泵站站址有二处可供选择，顺流方向依次为大城潭1#、2#站址，详见总平面布置图。两站址相比各有优缺点，1#站址的优点是取水口至出水池距离较近，引水渠和泵站进出水管道长度较短。缺点是整个泵站建筑物的布置较拥挤，泵站出水管基础开挖122、量较大。2#站址的优点是场地开阔，便于布置泵站建筑物。缺点是取水口距出水池距离比1#站址要长180米，引水渠和泵站出水管较长。经比较，选择1#站址作为本方案站址，站址处的地面高程为39.7至40.0米。压力管道方案提水泵站选择3站址，详见总平面布置图。6.3 工程布置6.3.1 取水工程泵站工程采用直接利用泵房挡水的布置形式。根据前一章的分析泵站前池特征水位为：最高运行水位： 36.69米；设计运行水位： 33.25米；最低运行水位： 31.00米；设计洪水位： 38.95米；校核洪水位： 39.99米。泵站的特征流量为： 设计流量： 渠系方案3.00 m3/s, 管道方案2.7 m3/s 加123、大流量： 渠系方案3.45 m3/s , 管道方案3.24m3/s泵站工程的主要建筑物包括拦污栅，公路桥，引水渠、进水池、主泵房。（1）引水渠根据灌溉与排水工程设计规范(GB50288-99)第5.2.6条要求,无坝引水渠首的引水角宜取3060,引水口前沿宽度不宜小于进水口宽度的2倍。本工程采用无坝引水,因为河道流速较小,且非汛期泥沙含量极少,故不设拦沙闸,只在枯水期对引水渠进行清理。根据河势及站址处的地形，取引水渠轴线与河流中心线间的夹角为60，引水渠长58m，渠首底高程定为29.53m，渠底坡降1/2000，渠末底高程29.5m，边坡1:2，设计流量取6.7m3/s,计算渠底宽为3m，面宽124、45米，引水渠上在交通便桥上游附近距离设置拦污栅。最高运行水位36.69m加0.5m超高，即37.19m以下、渠道采用400MM浆砌块石护砌。（2） 进水池进水池底高程29.72m，底宽20m，15m长，沿渠轴线分两段，靠近泵房为7.8m长的水平段，另外10m为斜坡段（底宽由6m渐变到20m，底高程由29.5m渐变到28.48m）。（3） 主泵房主泵房沿长度方向共分三部分，即检修间，机组段和配电室。机组段按单机最大安装尺寸拟定，取单机所占开间7.8米,则机组段长度为23.4米。取检修场段长度为7.8米，配电控制室及值班室段长度8.4米，则泵房总长度39.6米。泵房宽度初步拟定为9.9米。配电及125、值班室布置在机组段的一端，另一端为检修场。机组段分上下两层，其中下层布置水泵机组，上层主要用于人行通道和布置电控设备。根据机电设备的布置要求，下层地面高程取32.36米，上层地面高程取40.3米，考虑到泵房直接抵挡洪水，泵房挡水墙顶高程按校核洪水位39.99米加上安全超高1.5米取为41.49米，则泵房上层地面至41.49米高程间的外墙设为挡水墙。则泵房下层高度为7.94米，泵房机组段下部结构的底板和四周的侧墙为一整体浇筑的封闭的钢筋混凝土结构，以防止水位较高时入侵泵房。检修场和配电间的地面高程与机组段的上层地面高程相同，检修场与机组段上部结构相同，机组检修用的起吊设备采用15吨桥式吊车，桥式126、吊车轨顶高程为45.3米。6.3.2 输水工程输水工程有两种方案可供选择，即渠系方案和压力管道方案。（1） 渠系方案从夏家寺水库出口端以49.84米水位按水面坡降在地形图上反推至取水泵站出水池可确定一条渠系方案输水线路，线路总长7.81公里。途中需穿越一段长约1.5公里的高地和0.5公里的低洼地带。输水工程必须首先确定出口端的设计水位，这一水位与夏家寺水库补水期的水位和实际地形有关，就节省提水泵站的运行扬程而言，输水工程出口端水位取夏家寺补水期的平均水位是最合理的，但由于出口端的地面高程较高，致使渠线加长，开挖量增加，同时也使隧洞长度增加，工程投资加大，综合考虑以上各因素的影响，取输水工程的出127、口端设计水位为49.84米。 渠道泵站入库渠长从实测1/5000地形图上选线为7.81km，其中渠线上渠道长5259米，出水池长24米，钢筋混凝土输水槽长179米，隧洞长1574米，隧洞进出口段长100米及三段渡槽总长度674米。钢筋混凝土输水槽、隧洞及渡槽坡降1/1000，渠道坡降1/2000，据此计算渠道首末总坡降为5.18m，渠首设计水位高程为55.02m。根据表5-3-1渠道设计流量m3/s，渠道坡降1/2000等因素，拟定渠道设计断面为底宽m，边坡1:1，设计水深m，渠首底部高程为53.52m。渠系工程出口端的设计水位为49.84米，按设计流量确定的水深为 米，按加大流量确定的水深为128、 米，初步拟定渠道纵坡为1/2000，渡槽及隧道纵坡为1/1000，根据实测地形可初步确定渠线及其相应的渠底高程和原地面高程。渠系工程输水建筑物可采用四种型式，即明渠、渡槽、隧道和箱涵，其布置原则是，当原地面高程与渠底高程接近时（差值不超过3米）则采用渠道型式，当原地面高程低于渠底高程5米以上时采用渡槽型式，当原地面高程高于渠底高程8米以上时根据地质情况选择隧道或钢筋混凝土箱涵型式。渡槽与明渠之间采用台渠过渡。整个渠系工程包括出水池，明渠，渡槽，隧道，钢筋混凝土箱涵，节制闸，分水闸及公路桥等，钢筋混凝土输水槽已知渠道设计流量Q设= m3/s， 加大流量Q= m3/s，钢筋混凝土输水槽底坡坡比为129、i=1/2000，边坡系数为1:1，糙率n=0.014，设计过水深 m。据此按明渠均匀流设计输水槽底宽 m，设计过水深 m，考虑0.3m的安全超高, 输水槽总深 m。渠道拟采用400MM厚浆砌块石衬砌，糙率n=0.025。据此按明渠均匀流设计渠道底宽 m，设计过水深 m，考虑 m的安全超高,渠道总深 m。 隧洞输水渠尾部有柿子树店隧洞,洞身长1574m.,洞身拟采用园拱直墙形。隧洞设计流量Q设=3m3/s，校核流量Q=3.45m3/s，洞底坡降1/1000，洞身砼衬砌，粗糙系数n=0.014，过水深和渠道一样为1.5m，根据以上条件按无压流长洞计算洞净宽为1.6m，考虑0.5m的超高，圆拱内径130、为D=1.6m，洞身最大净空为2.6m。 渡槽渡槽共三处，设计流量Q设=3m3/s，校核流量Q=3.45m3/s, 底坡降为1/1000，拟采用钢筋混凝土U型渡槽，渡槽每节长12米，每节重16.6吨，糙率n=0.014，过水深和渠道一样为1.5m，净宽为2m, 考虑0.3m的超高，则底部为直径2m底半圆段，上部为0.8m的直段，上部为0.1*0.1的横杆。 节制闸为了防止夏家寺水库高水位时库水倒灌入渠，危及渠道安全，在渠道隧洞箱涵末端（桩号7+324）建节制闸一座，闸孔净空尺寸2.22.4m，闸底板高程47.88m，与渠底高程齐平。 分水闸为了满足渠道沿线各乡镇农田灌溉用水，在渠道上布置分水闸131、30座，闸孔净空尺寸11m，闸底板与该处的渠底齐平。 其他配套建筑物沿渠道布置公路桥一座，机耕桥4座，人行桥12座。表5-3-1 渠系工程项目统计表起始桩号长度(m)型式坡降高差(m)备注0+0000+02424出水池1/10000.0240+0240+203179钢筋混凝土输水槽1/10000.1790+2032+5002297渠道1/20001.1492+5002+732232U型渡槽1/10000.2322+7322+970238渠道1/20000.1192+9703+200230U型渡槽1/10000.2303+2003+566366渠道1/20000.1833+5663+778212132、U型渡槽1/10000.2123+7785+6501872渠道1/20000.9365+6507+2241574隧洞1/10001.5747+2247+324100箱涵1/10000.1007+324节制闸7+3247+810486渠道1/20000.243合 计78105.18 管道方案从提水泵站根据地形超近路至夏家寺水库入口端可确定一条压力管道方案输水线路，线路总长6.3公里。管道方案的输水工程是沿低线通过钢筋混凝土压力管道将水流输送到出口端，然后接486米长的明渠，见补源工程规划图。钢筋混凝土压力管道进口端中心高程34.4 米，管线线路地势较平坦，在距起点端约5.7公里处有一段长约1公里133、的高地, 尤其是距起点端5.4公里至5.8公里处有一驼峰，驼峰顶高程为62.0米。至管线末端地面高程降到48.0米。其余部分管中心高程在35.056.0之间。为了节省泵站运行扬程，可利用驼峰后的虹吸管降低运行扬程，由于受大气压强的影响，取最大虹吸高度为7米，则管道工程出口端的设计水位为55米，初步拟定三台机组共用一根管道，选择一根管道，管径1.6米。管线总长约为5.5公里，出口端接0.486公里的明渠。两根主管道均选用钢筋混凝土压力管道。由于管道所经之处大部分为农田，采用直埋式布置，每隔100米设一钢管伸缩节和检查口。为便于管道沿线的农田灌溉，可在钢管接头处设支管和闸阀。管道每隔100米设一镇134、墩，每节管道长5米，每节管设混凝土支墩两个。 由于管线较长，在泵站运行期间遇到非正常停机时，压力管道内将产生较大的水锤压力。由于驼峰的存在，泵站在启动时驼峰处的流态不稳定，当管内压力不足时，难以形成虹吸，而要启动时管内有足够的水压力，则水泵额定扬程必须加大，但当虹吸形成后，运行扬程将减小7米，按启动扬程选定的泵型则将远离高效区。 在压力管道的入口端设一调压井可消除非正常停机时的管内水锤压力，泵站启动时，当压力管道内充满水后，可通过设在调压井出口端管道上的阀门控制使调压井内水位升高到最高水位，使启动时驼峰处的压力升高而形成虹吸。水泵机组则可按正常运行扬程（即虹吸形成后的扬程）进行选型。调压井顶部135、高程为75.0米,下部高程为57.2米,调压井采用混凝土环形结构,上部高为17.8米,下部采用混凝土环形结构,下部高度为21.84米,底部采用钢筋混凝土筏型基础。沿程水头损失可按下式进行计算:h沿10*n2*L/D5.33*Q2 (5-3-2-1)n-管道粗糙系数，混凝土管取0.014；L-管线长度（米）；D-管径（米）；Q-管内流量（立方米秒）；当机组全部使用时，管道管径D1.6米，将有关参数代入5-3-2-1式可求得沿程水头损失为10.6米。当开最小机组时，取D1.6米，求得沿程水头损失为1.22米。局部水头损失按下式计算：h局（）v2/2g (5-3-2-2)式中:-局部水头损失系数; 136、v-管内流速（米秒）； g-重力加速度（米秒2）。V=Q/A=1.08/(0.25*3.14159*1*1)=1.38（米秒）其中局部水头损失系数为出口1.0,各弯段2.8,合计9,估计得到局部水头损失为0.9米。全部机组运行时总的水头损失扬程11.5米，单机组运行时总的水头损失扬程2.12米。竖井高度及竖井内各特征水位计算如下：将驼峰高程62.00米，减去最大虹吸高度7米得管道出口高程为55米。最高净扬程为55.00-31.0024.00米，设计净扬程为55.00-33.2521.75米，最小净扬程为55.00-36.6918.31米。竖井最高运行水位取机组启动时满足驼峰处管内压力时的水位，137、即62.00+11.5+1.074.5米，正常运行水位为55+11.5+1.0=67.5米，最低运行（单机运行）水位为55+2.1257.12米，将最高运行水位加安全超高0.5米可得竖井顶部高程为75.0米。 方案比较表5-3-2渠系方案与管道方案工程特性比较表名 称工程特性指标渠系方案管道方案工程总投资 （万元）53144527工程永久性占地 （亩）22660补源净流量（入库流量） （m3/s）4.764.76设计流量（水泵出口流量） （m3/s）32.7设计扬程 （米）23.5333.97设计运行功率（kw）19222080装机容量（不计备用机组）（kw）3x7103x710上表列出了渠系138、方案与管道方案的主要工程特性指标，由于两方案的入库流量相同，补源的效果是相同的。从工程总投资和工程永久性占地上比较管道方案较经济。虽然两方案的装机容量相同，但实际机组运行时的轴功率管道方案要比渠系方案高出8%，管道方案运行费用较高。从工程施工方面比较，渠系方案施工方便，且可充分利用当地的人力，财力和物力。而管道方案施工不便。从运行管理方面进行比较，渠系方案维修方便，而管道方案维修不便；对于输水工程沿线的灌溉，渠系方案可随时增减分水口，而管道方案则不行。鉴于渠系方案优点较多，本规划将渠系方案作为推荐方案。6.3.3 主要工程量该工程土建部分主要工程量为：土方开挖7.79万m3，石方开挖5.5万m139、3，土方回填7.89万m3，砼1.41万m3，浆砌块石2.06万m3，钢材916.8吨，碎石垫层0.05万m3，渡槽394米，隧洞1.574公里，涵洞100米,碎石公路2.4公里。6.4 水库淹没及工程占地根据实测的滠水河大城潭水库水位-面积曲线图，当滠水河大城潭水位为34.00米时，其水库淹没面积为80公顷，即1200亩（仅占原河道面积）。取水及输水工程永久占地226亩，其中耕地158亩，山地68亩。临时工程占地78亩。7 机电设计7.1 主泵机组选型7.1.1 基本情况本泵站建于滠水河边，抽取滠水河河水为木兰湖补充水源，为提水灌溉型泵站，设计总流量Q总= m3/s。7.1.2 特征水位前池140、设计水位：33.25m前池最低运行水位：31.00m前池最高运行水位：36.69m出水池水位：55.02m7.1.3 特征扬程设计净扬程：21.77m最高净扬程：24.02m最低净扬程：18.33m7.1.4 水泵台数的确定考虑到泵站的投资、运行、管理、维护等费用以及国家相关规范的规定，水泵的台数拟选用三台，Q单=1.02m3/s。7.1.5 水泵类型的选择由于本泵站总流量为3.06m3/s，最高净扬程为22.57m，轴流泵扬程低显然不合适本站的要求，而选用潜水泵将增加泵站的开挖量，增加投资而且水泵电动机的绝缘问题也不好处理，因而本站拟选用单级双吸中开蜗壳式离心泵。7.1.6 水泵型号的确定水141、泵总扬程：H总=H净+h损H净：设计净扬程H损：管路损失拟取H总=1.15H净故：H总=21.68m由于Q单=1.02m3/s，H总=21.68m拟选用离心水泵型号如下：型号：SLOW-600-560（I）A扬程：28.5m 21.5m 13.1m流量：0.825m3/s 1.23m3/s 1.575m3/s转速：980r/min电机功率：355kw7.1.7 进出水管径及管壁厚度的确定 1）管径的确定 进出水管流速拟定：V=1.5m/s，Q=1.23m3/sR2=Q/（V*）R=510mm D=1000mm进出水管均采用直缝卷焊钢管。2）壁厚的确定由于进出水管道均采用明设的方式铺设故按下式初142、步拟定管壁厚度。 管壁厚度钢管内径=8mm考虑到锈蚀、磨损因素的影响，水泵进出水管管壁厚度为=12mm。7.1.8 水泵的工作点H总=H净+h损H总：水泵实际总扬程H净：水泵净扬程H损：管路损失扬程其中：h损=h程+h局=S程Q2+S局Q2h程：管路沿程水头损失h局：管路局部水头损失其中：S程=10.28n2（L/d5.33）S局=0.083（/d4）取L=120mS程=0.1005 S2/m5S局=0.614 S2/m5H总=H净+0.715Q2由此可给出水泵的特性曲线及确定大小水泵的工作点、效率、轴功率及允许气蚀余量，如下图所示：7.1.9 水泵安装高程的确定水泵的允许吸上高度由下式计算H143、允吸=P大气/Pg-h允-h吸损-（P汽/Pg）P大气/Pg：安装水泵地点的大气压头P汽/Pg：在工作水温下的饱和汽化压头H吸损：水泵吸水管路的水头损失S=0.0826S2/m5h吸损=0.08262.292=0.44mH允吸=10.22-5.76-0.44-0.44=3.58m考虑到河水所含泥砂量对汽蚀的影响。H允吸=2.98m泵站的最低运行水位31.00米加上H允吸即得水泵基准面安装高程为33.98米。7.1.10 水锤计算计算条件：A、水泵机组处于最高扬程工况下B、事故停机，管道阀门不关闭C、用图解法计算，采用丁.帕马金图解曲线曲线横座标为：（K/2）（2L/）其中 K=1/Ta=375144、MR/（GD2nR） MR=975（NR/nR）=1435/Ta：机组时间常数：水锤传播速度E0：水的弹性系数E：管壁材料的弹性系数D：管道内径：管壁厚度（=0.012m）L：管长GD2：水泵机组转动惯量MR：水泵额定转矩nR：水泵额定转速C1：支承方式参数NR：水泵额定轴功率则：MR=975（672/730）=897.5kgmK/2=(187.5897.5)/(1342730)=0.172=1435/=1015m/S因此：（K/2）（2L/）=0.0407管路常数：2p=V0/gH0V0：流速G：重力加速度 9.81m/s2H0：水泵扬程：水锤传播速度2p=(10152.07)/(9.812145、5.14)=8.52查表可知：水泵出口处最低压力Hmin：Hmin=25.14（1-0.60）=10.01m管道中点最低压力Hmin：Hmin=25.14/2-25.140.30=5.03m管道出口处最高压力Hmax：Hmax=25.14(1+0.10)=27.65m管道中点处最高压力Hmin：Hmax=25.14/2+25.140.085=14.71m水泵开始倒流时间：TQ=0.11825=2.95S水泵反转开始时间Tn：Tn=0.11848=5.67S水泵最高反转速度npmax：npmax=7301.31=956.3r/min水泵最高反转速出现时间Tp：Tp=0.11885=10.03s7146、.1.11 最低压力坡线利用图表计算管道出口处、1/2L处、3/4L处的最低水锤压力圆表。管路损失%=（H1/Hn）100%=（25.14-21.33）/25.14 =15.2% K（2L/）=0.081，2p=8.52通过插值法可得下表：位置管路损失（0%）管路损失（30%）管路损失（15%）水泵出口处+20%+30%25%1/2L点处+55%+45%50%3/4L点处+75%+60%67.5%则最低压力为：水泵出口处：25.142%=6.3m1/2L处：25.145%=12.6m3/4L处：25.1467%=16.8m由此可画出最低及最高压力坡度线，见下图： 由压力坡度线可以看出，在事故停147、泵的情况下，水泵管道内的液体不会发生水柱中断现象。7.1.12 事故断流及水锤防护（1）事故断流通过6.1.10、6.1.11节的水锤计算我们可以知道在事故停泵过程中水泵出水管道内的液体未发生水柱中断现象，但水泵叶轮的转速超过了GB/T50265-97泵站设计规范的要求。必须采取断流措施以防止出水管内的水流在事故停机时超速倒灌。目前事故断流措施有很多种，主要有在水泵出口加闸阀及缓闭止回阀或加装水锤消除器等措施，但这些措施均有噪音大、设备易损坏及在不同工况下须调整缓闭时间等缺陷。因此本泵站采取的措施是在SLOW-800-770（I）A 型水泵出口处安装分阶段关闭的蓄能式液控缓闭蝶阀，蓄能式液控缓148、闭蝶阀能按预先设定的关闭程序，分快开和缓闭两个阶段关闭，在事故停泵时能有效地降低水锤压力，是一种较为成熟的设备。（2）启泵水锤降低启泵水锤的有效措施是设置充水装置，使出水管道充满水，在启泵前启动供水泵对将要启泵的出水管道充水，待管道充水完毕，再启泵，然后打开出水口的阀门，即可有效降低启泵水锤7.2 附助设备选型7.2.1 通风设备由于本泵站泵房形式为干型泵站，自然通风条件不好，因此有必要采用机械通风消除电动机的余热量，通风方式为风道式，在各电动机的机壳下部均设置风道进风口。电动机冷却的空气量为：G电机=G冷36001.2（m3/h）G冷：单台电动机冷却的空气量m3/s则：G电机=9000m3/149、n拟选用轴流式通风机，型号为：30K4-11共4台。D=500mm，电机功率为4.5kw7.2.2 供水设备本泵站主要用水设备有真空泵，水泵出水管充水等，具体要求是20分钟内能将1台水泵的出水管充满水。Q水=118.7/1200=356.1m3/hH=25.14m查表可知：选用slow150-35(I)B电机功率：PN=37kw排水设备本泵站拟选用两台小功率潜水泵（一用一备），用以排除主泵抽水过程中产生的积水。潜水泵型号为80WQ50-25-7.5。7.2.3 抽真空设备由于主泵进水管管径为1.0米，故进水管安装底阀不合适，本泵站拟选用两台水环式真空泵（一用一备），用于主泵进水管的充水。真空泵150、型号为2BV5131-0KC00-7P-11。7.3 电气设计7.3.1 基本情况本泵站的电源由（ ）变电站供电，主变容量为23150KVA,低压侧额定电压为10.5KV，此变电站与泵站直线距离为2.5KM。考虑到不再次在泵站安装降压变压器四台水泵的电动机拟选用10KV高压异步电机。7.3.2 负荷计算1、高压部分（10KV）名称型号额定功率（KW）功率因数(COS)额定容量(KVA)高压电机Y400-6/10KV355KW0.852416总功率：P总=1065KW总容量：S总=1248KVA低压部分名称型号额定功率（KW）功率固数（COS）额定容量（KVA）供水泵370.8543.5真空泵1151、10.8512.9潜水泵7.50.858.8蝶阀380.8528行车300.8535.3备用200.8523.5泵房照明200.9510.5生活区用电500.8558.8办公用电200.8523.5 则：泵站总容量为S总=1493KVA泵站总有功功率为P总=1273KW站用电变压器拟采用：S7-315/10-Y/Y0-127.3.3 10KV输电线的确定由变电站至泵站的2.5km距离输电线，拟采用单回钢芯铝铰线架空辅设。由于输电距离不长，因此宜按回路持续工作电流选择，按允许电压损失来校验。1）导线截面积的选择Ie=KIxuIjIxu:导线按发热条件允许的长期工作电流Ij：线路计算电流Ie：经校152、正后的导线允许载流量Ij=S/=86.2A取K=1.3故：Ie=112.1A拟选用10KV输电线型号为：LGJ-70/10t=70时长期允许流量为289A2）、导线截面的校验U%=(PR+QX)/(10Uex2)P: 线路传输的有功功率Q: 线路传输的无功功率Uex：线路的额定线电压R：线路的电阻X：线路的阻抗10kv三相输电线按间隔0.6m水平排列铺设，则线路的电抗为：X=0.1445lg(1.26600/0.8811.40.5)=0.32/kmU%=（12730.4222.5+7800.322.5）/（10102）=1.967U%5%，满足要求。7.3.4 供电方式泵站的负荷有高压负荷（1153、0KV），及低压负荷（0.38KV）两种，主要负荷集中在3台高压电机上，约占总负荷的93%，并且负荷稳定，变化不大，因此宜采用单回路放射式供电。7.3.5 短路电流的计算在短路点的短路电流计算中，仅计算变压器在最小运行方式下的三相短路电流，变电站变压器高压侧的供电系统，默认为无限容量供电系统。取基准值SB=100MVA泵站供电系统的等值网络图如下图： 1）对于f1点变压器X1=0.079（100/3.15）=2.51线路：X2=0.3152.5(100/10.52)=0.71异步电动机X3=X4=X5=0.2（100/0.83）=24.10简化后的泵站供电系统的等值网络图如下图： 由系统来的电154、流：I“=1/3.22=0.31由电动机来的电流：I“=0.8/6.15=0.13则计及负荷影响短路点冲击电流由下式求出：ich=Kim I“+ Kim I“LDich=1.80.31+1.70.13=1.102基准电流为：IB=100/ 310.5=5.499KA故：I“总=2.42KA ich=6.06KA S“= 10.52.42=44.01MVA短路后第一周期内全电流有效值由下式计算：Ich=I“故Ich=3.66KA2）对于f2点简化后的网络图如下：由系统来的电源：I“=0.95/2.44=0.39由电动机来的电源I“=0.8/24.10=0.033则ich=1.820.39+1.7155、20.033有名值为：I“=2.33KA ich=5.89KA S“=42.37KVA Ich=3.52KA7.3.6 高压电气设备选择整个泵站10KV进线在最大运行状态下工作电流为228A，因此选用额定电流为630A的10KV真空断路，型号为ZN28-10/630A，校检其动稳定、热稳定，设备额定电压，额定电流及设备遮断电流均满足设计要求。高压开关柜选用XGN2-10型开关柜，操作机构为CT-19弹簧储能操作机构。7.3.7 高压电动机的启动 对于高压异步电动机的启动，启动方式应首选直接启动。下面计算泵站在最大运行方式下，最后一台水泵启动时10KV母线电压降是否符合规范要求。 Uq：电动机的156、启动电压Zq：电动机的综合启动阻抗系统的等值网络图如下图： 取基准值SB=100MVA由6.3.5节的计算可知: 变压器Z1=2.51线路：Z2=0.71Z3为两台已启动的电动机与变压器负荷总数的阻抗。Z3=100/（20.833+0.2）=53.6当电动机Z5启动时：Z5=100/（4.860.833）=24.7电动机启动功率因数取：=0.35 =0.94启动时总的无功功率：Q总=4.860.8330.94+1.870.53 =4.80Mvar启动时总的有功功率：P总=4.860.8330.35+1.870.85 =3.01MWSq=5.67MVAZq=100/5.67=17.64则:ZZ1157、+ Z2+ Zq Z=2.51+0.71+17.64=20.86Uq=(1.0517.64)/20.86=0.891-0.89=0.1112% EIRR=17.405%12%经济净现值： ENPV=24860万元 ENPV=26281.8万元 经济效益费用比： EBCR=1.162.1 EBCR=1.3491 上述经济评价指标均满足规范要求，说明该项目不管是渠道方案还是管道方案在经济上都是合理的。11.4 经济敏感性分析为进一步考证工程的经济合理性,现只对渠道方案工程建设作一下敏感性分析.主要考虑因素为工程投资效益发生变化的可行性指标,一是工程效益不变，增加10%工程投资的情况,二是投资不变而158、效益减少10%的情况,通过计算,指标成果列于表11-5。表11-5 敏感性分析成果表方 案经济内部收益率%经济净现值（万元）经济效益费用比备 注基本方案114505248601.162效益不变投资增加10%12283881057效益减少10%投资不变127228721046 从以上计算结果可知，该项目的渠道方案不论是投资增加额超过10%或是在效益减少额超过10%， 都没有影响工程的主要经济评价指标。管道方案比渠道方案投资额度小，效益一样，工程固定资产投资、效益、投入物和产出物的价格、建设年限等主要因素中，一项指标或多项指标同时浮动对主要经济指标都无明显影响。11.5 财务评价财务评价应在拟定资159、金来源、筹措方式、借款计划与偿还条件等的基础上，根据国家现行财税制度，采用财务价格进行。本工程按国家投资70%，地方自筹或借款30%考虑，本工程属有一定财务收入的水利建设项目，按现行的水电价格体系为基础进行财务评价。1、水费收入本灌区灌溉面积21.64万亩，根据湖北省政府1990年第13号令发布的湖北省水利工程水费核订、计收和管理实施办法规定，农业用水水费包括基本水费和计量水费，灌溉用水基本水费按每亩2kg稻谷的价格计收，计量水费按每亩100M3水3.5kg稻谷的价格计收。据此估算，本灌区年收基本水费为22.53万亩；灌区多年平均增加供水量9591.9万M3，则计量水费369.29万元，旅游效160、益44.16万元，即水费年总收入为435.98万元。2、成本核算成本包括折旧费、维护费、职工工资及福利费，日常管理费和其它费用等，折旧费按固定资产价值的30%计算，其值为144.33万元；维护费按固定资产价值的25%计算，其值为120.02万元；管理人员工资及福利为30万元；日常管理费12.1万元；燃料动力费17.91万元。即工程年总费用庫4.36万元。 现计算如下指标： 1 ) 财务内部收益率(FIRR)则EIRR=14.59%2)财务净现值(ENPV)ENPV= =4611.92 0;3)投资回收期（Pt）: 则t=37 (年)由于该工程属于社会公益性项目，其各项功能效益大都是社会效益、环161、境效益、政治效益以及地区经济发展的效益，这些效益很难用货币表示，使得项目中用货币表示的效益比它实际发挥的效益要小。因此说该项目在财务上是可行的。泵站建成运行后，当地政府部门应在旅游业等行业中按一定的比例收取服务费，效益提高了，则财务内部收益率就会有明显提高，以达到待业评价指标为止。表11-6 现金流量表（全部投资，万元）序号项目年份合计建设期运行初期正常运行期12345n1现金流入量CI00358.45358.45448.11946.2219139.411.1销售收入00358.45358.45448.11448.111.2提供服务收入1.3回收固定资产余值480.11.4回收流动资金18.0162、12现金流出量CO624.44144.33259.49259.49324.36324.3614527.492.1固定资产投资（含更新改造投资）606.43144.33144.33144.33144.33144.332.2流动资金18.0102.3年运行费00115.16115.16180.1180.12.4销售税金及附加2.5所得税2.6特种基金3净现金流量（CI-CO）-642.44-144.339999123.75621.864611.924累计净现金流量-642.44-786.77-687.77-588.77-465.024611.924611.92评价指标 财务内部收益率：14.59% 财务净现值（iC=4611.92） 投资回收期：37年-