小川小流域坝系工程可行性论证报告.doc

黄土高原水土保持淤地坝建设小川小流域坝系工程可行性研究报告关于*县小川小流域坝系建设配套资金及坡面配套措施的承诺报告黄河水利委员会：我县小川流域坝系建设项目已正式申报立项，根据编制的可行性研究报告及上级有关规定，需要我县配套1002.34万元资金和36.14平方公里的坡面治理措施。我县郑重承诺，保证按期确保配套资金和治理措施到位。二OO四年七月二日主题词：流域治理 承诺 报告 抄 送：县委、人大，政协。 *县人民政府办公室 2004年7月2日印发共印20份目 录1 综合说明12基本情况5 2.1自然概况5 2.2社会经济状况11 2.3水土流失概况153淤地坝工程现状与分析18 3.1水土保持生态建设现状183.2淤地坝建设现状183.3淤地坝现状评价194建设目标 22 4.1指导思想224.2编制依据224.3建设原则234.4建设目标235坝系工程总体布局与规模26 5.1坝系布局原则265.2坝系单元划分265.3坝系单元内中小型淤地坝配置275.4坝系单元外中小型淤地坝配置285.5坝系总体布局与规模29 5.6比选方案305.7方案对比分析30 5.8方案推荐326.坝系工程设计34 6.1设计标准34 6.2骨干坝设计34 6.3典型中小型淤地坝设计38 6.4其它中小型淤地坝工程技术指标推算407.监测设施建设41 7.1监测内容41 7.2布设原则43 7.3监测站点建设43 7.4效益监测布设448.施工组织设计46 8.1建设时序分析46 8.2工程建设进度46 8.3施工条件47 8.4施工方法489.工程建设与运行管理51 9.1坝系工程建设管理51 9.2运行管理5410.投资估算57 10.1工程概况57 10.2编制依据57 10.3编制方法58 10.4工程总投资61 10.5资金筹措62 10.6分年度投资6411.效益分析与经济评价65 11.1基础效益 65 11.2经济效益65 11.3生态效益69 11.4社会效益70 11.5经济评价7112.结论77 12.1综合评价 77 12.2结论79前 言小川流域位于*省*市*县县城西南1km处，为泾河的二级支流，流域总面积130 km2，属黄土丘陵沟壑区第二副区，水土流失严重，土壤年侵蚀模数8000t/ km2。长期以来，小川流域内广大人民群众为有效防治水土流失进行过不懈地努力，截止2003年底，全流域共完成各类水土保持治理措施面积6136 hm2，治理程度达到47.2%。建成骨干坝1座，淤地坝2座，已淤成坝地4.3 hm2，减沙增产效益显著。但流域沟道工程较少，布局不合理，防洪能力严重不足，急需建一批控制性骨干坝并配套中小型淤地坝，联合运行，形成坝系，提高整体防洪保收能力。同时，充分利用水沙资源，确保坝系运行安全和各种效益的正常发挥。根据水利部黄委会关于开展黄土高原水土保持淤地坝示范坝系建设的有关要求，依据小流域坝系工程建设可行性研究报告编制暂行规定、水土保持治沟骨干工程技术规范（SL289-2003）、水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技术（GB/T16453.3-1996）等有关文件、规范、规程，*县水保局委托*市欣荣水保生态工程设计有限公司承担小川坝系可研报告编制任务，*市水土保持管理局、市水保生态环境规划设计院及*县水保局共同参加，于2004年26月，组织专业技术人员深入实地，调查收集流域的自然条件、水沙资料、社会经济状况等资料，对沟道工程现状，拟建工程坝址进行了实地勘测，在分析流域水土流失规律、沟道特征、建坝资源、淤地坝运行现状及存在问题的基础上，对小川流域坝系工程进行了布局方案设计、防洪能力分析和防洪保收能力分析、投资估算及效益分析论证，并征求了政府部门和当地群众的意见，综合上述情况，通过方案优选，确定了小川流域坝系建设方案，编制完成了黄土高原水土保持淤地坝建设*省*市*县小川小流域坝系工程可行性研究报告及相关专题报告（四个附件），并绘制了相关图件。本次可行性研究工作，得到了*省水利厅、*市水土保持管理局及*县水保局的大力支持。由于时间紧、任务重，错漏之处在所难免，恳请专家指正。1 综合说明小川流域位于*省*市*县西南部，距县城约1公里（流域地理位置见附图）。属泾河二级支流，流域面积130km2，相对高差112m，为黄土丘陵沟壑区第二副区。平均沟壑密度1.92km/km2。涉及*、高楼、白马、驿马、葛崾岘五个乡（镇）的18个行政村，总人口11830人，劳力3960人，人口密度91人/km2，人均土地1.10hm2，人均耕地0.30hm2，人均纯收入1022元，人均产粮468kg。流域多年平均降水量为530mm，侵蚀模数为8000t/km2a，流域年均输沙量104万t。截止2003年底，已治理水土流失面积6136 hm2，治理程度达到47.2%。已建成骨干坝1座，中型淤地坝2座，已淤坝地4.3hm2，取得了显著的经济效益和社会效益。其主要问题是控制性骨干坝太少，不能满足流域内的防洪要求，流域内的水沙资源尚未充分利用。因此，急需加强骨干坝建设，提高坝系防洪能力，确保各坝的安全运行和效益的正常发挥。本次可行性研究，根据该流域沟道特征、水土流失特点和沟道坝系工程现状，针对目前流域存在的突出问题，通过分析论证，确定小川流域坝系建设以骨干坝为骨架，适度配置中小型淤地坝，最大限度利用水沙资源，充分发挥投资效益，在较短的时间内，建立一个高起点、高标准、高效益的生态型坝系农业建设示范样板。通过坝系建设方案的比选和可行性分析，确定以下建设方案：流域新建骨干坝17座,现状骨干坝1座,使流域建设期末控制性工程总数达到18座，控制流域面积90.46km2，占小流域面积的69.58;新建中型淤地坝17座，小型淤地坝13座,建设期末流域内工程总量达到50座,骨干坝与淤地坝配置比例为1:1.78。坝系新增滞洪库容783.63万m3，总滞洪库容达到815.73万m3;新增拦泥库容802.60万m3,总拦泥库容达到845.8万m3；总库容达到1661.53万m3。 项目总投资估算为2919.70万元,其中骨干坝投资1787.79万元，占工程投资的61.2%；中小型淤地坝投资1131.91万元，占工程投资的38.8%。资金筹措通过两种渠道，即国家投资与地方匹配相结合，其中中央总投资为1917.36万元，占坝系总投资的65.7%。新建骨干坝总投资1787.79万元，按中央投资80%与地方匹配20%比例筹资。新建中型淤地坝总投资737.78万元，按中央投资50%与地方匹配50%的比例筹资。新建小型淤地坝总投资394.13万元，按中央投资30%与地方匹配70%的比例筹资。坝系工程建设期为3年，分年度安排计划见表1-1。小川流域坝系建设分年度安排计划表表1-1建设时间（年）第一年第二年第三年骨干坝（座）467中型淤地坝（座）6 65小型淤地坝（座） 544合 计151616小川坝系工程运行期采取分类管理，省水利厅及市水保局实行行业管理，县水保局、乡（镇）政府及村组受益人采用合同方式按淤地坝产权制度改革方案明确各自的责任及义务，落实工程后期管理。坝系工程建成后将新增坝地面积141.65hm2，总坝地面积达到151.05hm2。年平均拦蓄泥沙89.7万t。经济计算期内，净现值为842.65万元，内部收益率11.21%，效益费用比为1.26，建设期末区内人均坝地将达到0.013hm2，通过坝系建设，增加农民就业机会，改善流域生态结构，增加植被覆盖，改善当地群众生产生活条件，社会效益及生态效益显著。经对坝系技术、经济及效益等方面综合分析，我们认为，借助国家大规模开展淤地坝建设及投资力度大幅加大的形势，在小川流域建设示范坝系是可行的。小流域坝系工程特性详见表1-2。坝系工程特性表表1-2小流域名称小川项目单位数量建 设 地 点*省*县工程规模淤地坝骨干坝座17建 设 期3年中型坝座17项 目单位数量小型坝座13流域概况流域面积km2130骨干坝控制面积km287.26236流域人口人11830坝系总 库容万m31586.23劳动力个3960坝系拦泥库容万m3802.6林草覆盖率%25.3设计淤地面积hm2141.65水土流失面积km2130工程量土方万m3317.57土壤侵蚀模数T/km2a8000混凝土方m36323.92治理面积km261.36钢筋混凝土方m36323.92治理程度%47.2多年平均降水量万m3530沟道常流水流量m3/s0.34主要材料用量水泥t 1710.04 多年平均径流量万m3423.8钢材t 101.46 多年平均输沙量万T104沙子m33105.74工 程 现 状数 量骨干坝座1石子m33571.94 中型淤地坝座2混凝土管m1050 小型淤地坝座0柴油t 1943.57指 标骨干坝坝控面积km23.2总库容万m354.4用工万工时127.35拦泥库容万m328.8投资总投资万元2919.70 剩余库容万m310.9其中中央万元1917.36 可淤地面积hm24.6地方万元1002.34 已淤地面积hm22效益年拦泥能力万t89.7设计指标淤积年限骨干坝四级年可灌溉面积hm280.7五级年10-20年可增产粮食万kg675.65中型坝年5-8经济指标单位库容投资元/m31.84 小型坝年5-6单位拦泥投资元/m33.64洪水重现期骨干坝四级设计/校核经济净现值万元842.65五级设计/校核20/200效益费用比1.26中型坝设计/校核20/50内部收益率%11.21小型坝设计/校核10/30投资回收年限年11 注：林草覆盖率指乔、灌郁闭度30%，草50%的成片林草地占流域总面积的比率。2 基本情况2.1 自然概况2.1.1 地理位置小川小流域位于*县西南部，距县城1km，是泾河的二级支流，属黄土丘陵沟壑区第二副区，地形西高东低，地理位置介于东经10730 3710800 22、北纬3554 453559 00之间，流域面积130km2。2.1.2 地质地貌根据*土壤和*省*县土壤等资料分析，该流域出露的主要地层有三种：一是白垩系的环河华池组，岩性 由灰绿、灰紫、暗紫红色泥岩组成；二是第三系上新统泥岩，流域内分布较广，但出露不多，仅见于沟谷两侧底部泄流面上，岩性以砖红色粘土为主，其中夹有零散或成层不规格的钙质结核；三是第四系下更新统三门组，中更新系隔石组，上新统萨拉乌苏组，马兰组及全新冲击层等，构成了现在的黄土残原、坡、沟。土壤以黄绵土为主，红粘土主要分布在沟床和沟底，少数沟道有岩石出露。流域内沟深坡陡，地形破碎，梁峁纵横，其地形地貌主要由原、坡、沟组成。平均沟壑密度1.92km/km2,海拔在13291441m之间，相对高差112m。地质条件满足坝系建设要求，且有黄绵土等天然建筑材料。小川小流域土地坡度大部分为2535，面积占总土地面积的32%。农业用地面积3529hm2，其中05的面积1355hm2，占耕地面积的38.4% 。515的面积882hm2，占25%；1525的面积1112hm2，占31.5%；2535的面积180hm2，占5.1%。2.1.3 土壤、植被本流域内土壤主要有黄绵土、黑垆土、红粘土及新淤土四大类。其中以黄绵土分布最为普遍，主要分布在原、梁、峁、坡、沟，有机质含量平均为0.680.84%，全氮0.040.057%，全磷0.0550.061%，全钾1.381.54%，是较好的耕作土壤，约占总土地面积的71.4%；黑垆土主要分布在农地；红粘土分布在沟谷部分滑坡面及沟底；新淤土分布在沟谷下游流水线两侧。本流域植被由人工林草及天然林草组成，其中天然草种主要有针茅、白羊草、黄菅草、艾蒿、茭蒿、冰草、铁杆蒿等，覆盖度为20.9%。2.1.4 气象、水文1）观测站点概况在小川小流域出口约1km外的*设有水文站和气象站。流域气温、日照、降雨、农业灾害性天气等气象资料和流域径流、泥沙等水文资料利用上述观测站点的资料或依据上述观测站点的资料推求。2）气象特征小川小流域气象特征详见表21。小川小流域坝系气象特征表表21市县站名气温()10积温（）年日照时数(h)无霜期(d)总辐射量(kJ)大风日数(d)平均风速(m/s)观测年限(年)封冻期(月日)解冻期(月日)年最高年最低年平均*37.9-21.39.433942423184129621511.273.133）水文特征小川多年平均降水量530mm，最大1964年降水量852.8mm，最小1986年降水量336.7mm。降水在时间上分布严重不均，多集中在7、8、9三个月，年内变化大，汛期降雨量358.6mm，占全年降水量的70%，且多以暴雨形式出现，年平均暴雨次数为8次。年蒸发量高达1600mm以上，是降水量的3.5倍。详见表22。小川小流域坝系降水特征表表22市县站名面积(km2)年降水量(mm)最大24h降雨量（mm）多年平均汛期降水量（mm）多年平均降暴雨次数（次）最大量年份最小量年份多年平均*130852.81964336.71986530194.5358.68由于降水冬、春季少，夏、秋季多，降雨与作物生长需水期很不协调，降低了作物对水分的有效利用。据县水文站资料，暴雨主要集中在78月。小川流域年最小径流深20.6mm，最大41.95mm，年输沙量104万t。平均径流模数3.26万m3/km2.a，输沙模数8000t/km2.a，详见表2-3，2-4，2-5。径流泥沙特征表表2-3流域面积(km2)年 径 流 量(万m3)多年平均汛期径流量(万m3)多年平均洪水次(次)径流模数万m3/ km2.a年输沙量万T输沙模数T/km.2.a最 大最 小多年平均径流量年份径流量年份130715.921964351.681986511.82307.7283261048000 不同频率设计洪量模数表表2-4 万m3/km2 频率（%）0.330.5123.351020洪量模数9.508.004.253.5732.562.001.30 不同频率洪峰流量模数表表2-5 m3/s.km2频率(%)0.330.5123.351020洪峰流量计算模数30.522.218.315.112.310.98.36.22.1.5 沟道特征分析（1）采用A.N.strahler沟道分级原理（最小等级沟长300m）对沟道特征进行定量分析。通过量算，对各级沟道流域面积、沟长、比降、沟床宽等特征值进行了统计，详见表2-6。沟道特征分析表表2-6沟道标号集水面积（km2）平均沟长(km)平均沟床宽(m)平均比降(%)沟道断面形状I12.81.22.03.2“u”形I22.50.982.13.6“u”形I32.30.931.94.0“u”形I42.61.11.83.3“u”形I52.70.73.23.7“u”形I62.80.83.33.0“u”形I72.60.93.13.3“u”形I82.10.793.93.8“u”形I92.20.803.83.5“u”形I101.20.401.03.5“v”形I111.80.681.35.6“v”形I122.20.713.94.0“u”形I132.50.603.84.0“u”形I141.30.381.15.6“v”形I151.50.401.35.5“v”形I161.20.351.05.9“v”形I171.70.751.35.5“v”形I181.60.481.25.7“v”形I191.40.521.15.8“v”形I201.50.471.45.6“v”形I211.70.631.35.7“v”形I221.60.501.25.8“v”形I232.20.923.93.9“u”形I242.40.983.83.9“u”形I251.70.871.55.8“v”形I261.50.761.34.2“v”形I271.80.911.45.6“v”形I281.20.521.15.5“v”形I291.70.631.36.6“v”形I302.00.971.35.8“v”形I311.30.541.16.9“v”形I321.20.491.25.5“v”形I331.50.571.36.7“v”形I341.90.831.56.7“v”形沟道特征分析表续表2-6沟道标号集水面积（km2）平均沟长(km)平均沟床宽(m)平均比降(%)沟道断面形状I351.70.901.16.4“v”形I361.30.641.06.2“v”形I372.21.212.83.3“u”形I382.01.172.83.8“u”形I391.80.932.44.2“v”形I401.90.972.34.0“v”形I411.80.842.46.1“v”形I421.51.742.36.2“v”形I431.70.882.26.3“v”形I442.00.963.93.7“u”形I451.80.902.56.2“v”形I462.21.252.73.7“u”形I472.11.132.23.9“v”形I482.41.082.43.6“v”形I492.41.143.43.9“u”形I502.61.253.24.0“u”形I513.21.503.53.9“u”形I级小计110.31244.320.13.7“u”形251.815.23.8“u”形391.318.32.6“u”形4102.540.02.5“u”形551.612.53.7“u”形631.310.23.9“u”形741.911.14.3“u”形832.210.23.7“u”形941.51.44.7“v”形1051.314.24.6“u”形1151.31.54.3“v”形1261.719.14.7“u”形级小计981355.632.52.4“u”形2153.222.32.3“u”形3102.118.42.8“u”形级小计7015718.735.21.5“u”形级小计15718.735.21.5“u”形根据实地调查，I级沟道除I5、I26、I45三条有布骨干坝条件之外，其它只能布置中小型淤地坝，级沟道中除6、9因面积较小，没有布骨干坝条件外，其它均可以布设骨干坝，级沟道只有2、3 有建坝条件， 级沟道由于沟道太宽，两岸又有350 hm2的沟台地，加之沟口有西庆一级公路贯穿，淹没损失太大，因而不具备建坝条件。（2）沟道组成结构详见附图。（3）主沟道长15.7km，沟道比降1-6.9%， 5-10 km的支沟有3条，3-5 km的支沟有9条，多呈“U”字形，沟道向上游和两岸扩张；1-3km支毛沟34条，小于1km的18条，其最明显的特征是坡徒、沟掌比降大。流域内原、沟相对高差112m，沟壑密度1.92km/km2。支沟较短，分布较多,多呈“V”形,主沟比较开扩,比降平缓,多呈“u”形。各级典型沟道纵断面详见图。（4）流域内现有骨干坝1座，中型淤地坝2座，这3座工程目前已拦泥24.9万m3，淤地4.3hm2,发挥了较好的拦泥淤地效益，对坝地下游的耕地保护和灌溉都发挥了很好的作用。2.2 社会经济状况2.2.1 行政区划小川流域面积130km2，行政区域包括驿马镇的东滩、夏涝池、葛岭、太乐，白马乡的冉肴、白马、高户、三里店，葛崾岘乡的辛龙口、葛崾岘、贾塬、天子、高庙、徐园子，高楼乡的高楼、雷家岘子，*镇的西塬、小川，共5个乡镇、个行政村。3560户，人口11830人，劳动力3960个，人口密度91人/km2，人口自然增长率12。详见表2-7。小川小流域坝系社会经济现状表表27辖 区省（区）*县（旗）*乡个5村个人 口户万户0.36农业人口万人1.18农业劳力万个0.40人口密度人/km291社经指标总土地面积km2130水土流失面积km2130人均土地hm21.09人均耕地hm20.30人均基本农田hm20.24产 值总万元1646人均元1391收 入总万元1209人均元1022 流域内住户大部分居住在主沟道两旁50m以上台地、山坡上。每遇洪水，由于土壤疏松，遇水易流失，加之洪水历时短、强度大，道路、通讯、通电设施时有破坏。2.2.2 土地利用现状小川小流域土地总面积13000hm2，其中农耕地3529hm2，占总土地面积的27.2%；林地面积2775hm2，占总土地面积的21.3%；草地面积5162hm2，占总土地面积的39.7%；交通、村庄及其它用地1534hm2，占总土地面积的11.8%。土地利用现状详见表2-8。小川小流域土地利用现状表表2-8 单位：hm2县（区）农 地果园林地坡耕地基本农田乔木灌木经济林小计梯田坝地水地其他小计*67928284.317.728501367827618082762续表2-8牧 草 地水 域未 利 用 地人 工天 然小 计河 流水 面水 库水 面其 他小 计苦 地盐 碱 地裸 土 地沙 地其 他小 计51146515162535369416710续表2-8其他利用面积合计土地利用比例（%）城镇村庄工矿道路其他小计农地果园林地牧草地水域未利用地其他用地合计6501217711300027.20.121.239.70.45.55.91002.2.3 经济状况1）农业生产水平2003年小川小流域农业总产值1646万元，单位面积产值1266元/hm2，人均产值1391元。其中种植业产值1054万元，人均产值891元，单位面积产值3464元/ hm2；林业产值310万元，人均产值262元，单位面积产值1347元/ hm2；牧业产值187万元，人均产值158元，单位面积产值305元/ hm2；副业产值95万元，人均产值80元，人均纯收入1022元，群众生活尚处于温饱阶段。详见表2-9。小川小流域坝系农业经济结构现状表表2-9市县总产值(万元)农业林业牧业副业渔业(其他)果园合计粮食油经其他小计*848206105427418795361646续表2-9市县各业产值占总产值比例农业林业牧业副业渔业(其他)果园合计粮食油经其他小计*51.512.564.016.611.45.82.21002）农业经济结构及存在问题近几年*县委、县政府加大了农业产业结构调整力度，但受各方面因素的影响，小川流域农村产业结构仍以种植业为主，种植业又以粮食为主，尚未摆脱广种薄收、粗放经营的格局。粮食单产2625kg/hm2，年人均产粮468kg；林业生产仅苹果生产初具规模，其它树种尚未形成产业；牧业生产以传统家庭养殖业为主，品种主要为猪、鸡、羊、牛、兔等，养殖成本高，周期长，商品率较低。农、林、牧、副各业产值比例为1:0.3:0.18:0.09，结构不合理，牧副渔各业的比重太小，严重影响了高效的农业生态系统的建立。2.2.4 流域基础设施状况小川流域中下游有庆西一级公路贯穿其中，乡村道路基本畅通。沟道常流水量较小，只能供给*居民和两岸群众部分生活用水，其它人畜用水主要依靠窖水供给。流域内村村通电，通电农户达95%；通讯畅通，10个村都通电话，部分地区还有移动电话用户。小川小流域社会经济现状详见附图。2.2.5 流域土地使用政策及落实状况小川小流域的农耕地主要实行以家庭联产承包为主的责任制，三十年不变。对荒山荒坡从1994年开始，按照国务院关于治理开发农村“四荒”资源进一步加强水土保持工作的通知精神，在黄土高原水土保持一、二期项目的推动下，采用拍卖、租赁、承包等方式，对“四荒”地及已治理荒地落实了“四荒”地使用政策，截止2003年底，落实已治理“四荒”地面积2370hm2，占流域内荒地面积5045hm2的47%，落实未治理“四荒”地1514hm2，占流域内荒地面积的30%。今年年初，*县统一实行封山禁牧，封禁治理，有力地保护了该流域的治理成果。2.3 水土流失概况2.3.1 土壤侵蚀状况小川流域总面积为130km2，均为水土流失面积，侵蚀以水力侵蚀为主，伴有重力侵蚀，包括面蚀、沟蚀、崩塌、泻溜、滑塌等。面蚀主要发生在梁峁顶、梁峁坡及残塬，沟蚀主要出现在陡坡地和沟道，最为严重的是沟床。重力侵蚀在沟坡表现为泻溜、滑塌，在沟岸表现为崩塌。该流域有轻度侵蚀面积208hm2，占水土流失面积的1.6%；有中度侵蚀面积910hm2，占水土流失面积的7%；有强度侵蚀面积6591hm2，占水土流失面积的50.7%；有极强度侵蚀面积4667hm2，占水土流失面积的35.9%；有剧烈侵蚀面积624hm2，占水土流失面积的4.8%。年平均侵蚀模数8000t/km2。详见表2-10。小川小流域坝系水土流失现状表表2-10 单位： km2分区名县名总面积水土流失面积轻度占比例%中度占比例%强度占比例%极强占比例%剧烈占比例%侵蚀模数kg/(km2)a沟壑密度(km/km2)*1301302.081.69.10765.9150.746.6735.96.244.880001.92由于流域内植被稀少，年降水总量少且时段集中，水源得不到涵养，一遇暴雨，山洪随即暴发，致使沟岸扩张，蚕食耕地，泥沙淤积坝库，缩短工程使用寿命。严重的水土流失，使耕地减少，土壤养份大量流失，土地生产力降低。近十年来，由于黄土高原水土保持世行贷款项目和退耕还林政策的实施，流域内的生态环境逐步改善，越穷越垦、超载放牧、破坏植被的现象已初步遏制。2.3.2 侵蚀模数分析与确定1） 按照水利部颁发的土壤侵蚀分级标准，对流域的土壤侵蚀强度进行分析，根据流域各级侵蚀面积与对应侵蚀模数加权平均计算流域侵蚀模数为8000t/km2a。2） 由*市水文手册侵蚀模数等值线图查得小川流域的土壤侵蚀模数接近8000 t/km2a。3） 由现状一座骨干坝、两座中型淤地坝已淤库容及淤积年限校核，平均值为8260 t/km2a。通过比较，确认侵蚀模数为8000 t/km2a，比较符合流域实