水库设计-龙塘水库.doc

水库设计

龙塘水库可行性研究报告

1 建设项目的必要性和任务
1.1 项目建设依据
1.1.1 项目区概况
沙坝水库位于思南县北部的相溪河上。思南县位于贵州省东北部，铜仁地区西部，乌江中游。地跨东经107°52′22″～108°27′24″，北纬27°31′42″～28°9′24″之间。东、南、西、北分别与印江、石阡、凤冈、德江四县毗邻。东西宽约56公里，南北长约67公里。思南县隶属于贵州省铜仁地区，全县行政面积2230.50平方公里，辖13个镇、14个乡，2011年总人口67.19万人。思南县距贵阳378公里，距铜仁198公里，距遵义210公里。
相思溪河为乌江左岸一级支流，位于东经108°7.5′～108°15′，北纬28°04′～28°11′之间，河流发源于鹦鹉溪镇马鞍山，河源自南向北在长干洞接纳左支溪流后于马河坝汇入干流，干流主要河段有马河坝至鹦鹉溪河段、鹦鹉溪以下河段。马河坝至鹦鹉溪河段长8km，左支发育有戴家沟大泉，区间河谷宽阔，两岸台地上分布有成片的水田和村寨，水田为戴家沟泉水的灌区，人口较集中的村寨有马河坝、映山红、干田坝、杨家湾、鹦鹉溪集镇；鹦鹉溪集镇以下河段长9km，河谷狭窄，两岸分布有零星水田，人口集中的村寨有大石训、大屋基、水溪头。目前，对于相思溪河水资源的开发，主要建有戴家沟引水工程、龙灯塘水电站及温塘坝温泉。戴家沟引水工程主要功能是灌溉、供水，设计引水流量1m3/s，灌溉面积6000亩（水田），供鹦鹉溪集镇及周边农村用水。河流上已建大砂坝电站，装机0.16MW；龙灯塘水电站建于孟家湾，引水2km至龙灯塘发电，装机容量0.64MW；温泉位于干流下游河段的温塘坝，为一自然出露温泉，泉水热值较高，当地政府规划作为旅游景点开发。相思溪河流域面积94km2，干流长18.5km，落差450m，河床平均比降24.32‰。
依据相思溪河流域邻近的思南气象站水文气象资料统计。思南气象站多年平均气温17.3℃，最冷月1月平均6.1℃，最热月7月平均28℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温—5.5℃。多年平均降水量1146.3mm，其中最大年降水量1765.5mm（1954年），最小年降水量720.8mm（1966年），丰水期4～9月占75.4%，多年平均水面蒸发量1196.7mm。主要灾害性天气有倒春寒、夏旱、秋旱、暴雨、冰雹、大风等。
相思溪河未发现有可利用的矿产资源，调查无重要的动、植物分布，流域内土壤为水稻土、黄壤、石灰土等。
沙坝水库工程枢纽布置是：铺设7250m引水管道至马河坝，建泵房提水75m入库，在库区左建2900m隧洞供水至三洋溪水厂，然后向县城、灌区供水。水库主要功能是向思南县城供水及灌溉石水街～岩关坝子。
1.1.2 社会经济现状
思南县国土面积2230.5km2，占全省面积17.62万km2的1.27%。全县辖14乡、13镇，5个居委会，168个行政村。2010年末，全县总人口67.19万人，居住有土家族、苗族、仡佬族、汉族、蒙古族等民族，少数民族人口32.00万人，占全县总人口的47.6%；全县城镇人口20万人，城镇化率29.7%；农村人口47.19万人，占全县总人口的70.3%。
全县农业以种植业为主，粮食作物主要有水稻、小麦、玉米、大豆；经济作物主要有烤烟、油菜、蔬菜；全县经济林较少，以散生为主，主要有油桐、乌柏。2010年末全县耕地面积117.82万亩，有效灌溉面积13.39万亩（水田9.80万亩、旱地3.59亩）。全县烟地规划灌面11.00万亩，已解决灌面6.60万亩。
县境内地方工业有水电、化工、建材、船舶制造、采煤、酿酒及农副食品加工等。其中水电、化工、建材、采煤及农产品加工是工业经济的主要增长点。近年来，随着乌江干流思林水电站、沙陀水电站及华联矿业、久联化工、广宇水泥、绿色食品的建设，全县工业基础得到增强，工业规模不断扩大，工业经济保持快速增长，2010年全县工业增加值完成53245万元。全县财政收入27068万元，比上年增长46.24%，财政支出159721万元，较上年增长32.32%。
全县生产总值（GDP）402366万元，其中，第一产业150900万元，第二产业82483万元，第三产业168983万元，产业结构比37.5:20.5:42。全县农村人口基数多，农村水利、交通等基础设施薄弱是制约农业经济快速发展的主要因素。
1.1.3 技术依据
⑴主要法律法规
（1）《中华人民共和国水法》；
（2）《中华人民共和国防洪法》；
（3）《中华人民共和国环境保护法》；
（4）《中华人民共和国水污染防治法》；
（5）《中华人民共和国水土保持法》；
（6）《中华人民共和国森林法》；
（7）《中华人民共和国城市规划法》；
（8）《中华人民共和国水污染防治法实施条例》；
（9）《中华人民共和国水土保持法实施条例》；
（10）《中华人民共和国河道管理条例》；
（11）《中华人民共和国环境影响评价法》
（12）《城市供水条例》；
（13）《饮用水水源保护区污染防治管理规定》；
（14）《水利产业政策》；
（15）《水利产业政策实施细则》；
（16）《取水许可和水资源费征收管理条例》；
（17）《取水许可管理办法》；
（18）《取水许可水质管理规定》；
（19）《建设项目水资源论证管理办法》；
（20）《入河排污口监督管理办法》（2005）；
（21）《水功能区管理办法》；
（22）《关于加强入河排污口监督管理工作的通知》；
（23）《贵州省水功能区划》；
（24）《贵州省取水许可和水资源费征收管理办法》。
⑵主要技术标准、规程、规范
（1）《江河流域规划编制规范》（SL201-97）；
（2）《河流水电规划编制规范》（DL/T5042－2010）；
（3）《防洪标准》（GB50201-94）；
（4）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；
（5）《水利水电工程水文计算规范》（SL278-2002）；
（6）《地下水监测规范》（SL/T183-96）；
（7）《水电水利工程泥沙设计规范》（DL/T5089-99）；
（8）《水利工程水利计算规范》（SL104-95）；
（9）《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）；
（10）《室外给水设计规范》（GB50013－2006），
（11）《村镇供水工程技术规范》（SL310－2004）
（12）《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）；
（13）《水利水电工程环境影响评价规范》（SDJ302-88）；
（14）《江河流域规划环境影响评价规范》（SG45-92）；
（15）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；
（16）《地下水质量标准》（GB/T14848-93）；
（17）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）；
（18）《节水灌溉技术规范》（SL207-98）；
（19）《污水综合排放标准》（GB8978-96）；
（20）《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）；
（21）《地表水资源质量标准》（SL63-94）；
（22）《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）；
（23）《泵站设计规范》（GB/T50265-2010）；
（24）《城市水系规划导则》（SL431-2008）；
（25）《水资源供需预测分析技术规范》（SL429-2008）；
（26）《水土保持综合治理规划通则》（GB/T15772-2008）；
（27）《水土保持综合治理技术规划》(GB/T16453.4-1996）。
⑶相关技术文件
（1）《贵州省重点水源工程近期建设规划》；
（2）《贵州省水利建设生态建设石漠化治理综合规划》；
（3）《贵州省地下水利用与保护规划》
（4）《贵州省江河湖库提水水源工程规划》
（5）《贵州省农村人口人均半亩口粮田水利建设规划》；
（6）《贵州省水资源综合规划水资源及其开发利用现状调查评价报告》；
（7）《贵州省水力资源复查成果》；
（8）《贵州省解决农村饮水安全五年规划》；
（9）《思南县第二次土地调查》；
（10）《乌江特色产业带规划》；
（11）《思南县国民经济和社会发展第十二个五年发展规划》；
(12)《思南县县城总体规划（修编）（2002-2020年）》；
(13)《贵州思南工业园区发展规划（2011-2020年）》；
（14）《思南县农业区划》；
（15）《思南县旅游发展规划》；
（16）《思南县“十二五”环境保护规划》；
（17）《思南县水利电力志》；
（18）《思南县志》；
（19）《贵州省思南县旅游发展规划》；
（20）《乌江思林电站思南县城提水试点工程（初设）》；
（21）《思南县水资源综合开发利用规划》。
1.1.4 相思溪河水资源开发利用规划
依据《思南县水资源综合开发利用规划》，相思河上规划建设沙坝水库，同时鉴于戴家沟泉水未完全开发利用，规划应充分开发利用戴家沟泉水，规划总体布局为引戴家沟泉水入沙坝水库后供水。
沙坝水库位于马河坝村上游530m的河谷转弯处，坝址以上集水面积7.13km2，坝址处多年平均流量0.133m3/s，多年平均径流量419万m3。水库正常蓄水位665m，死水位627m；正常蓄水位以下库容318万m3，有效库容309.5万m3，具有多年调节性能。
戴家沟引水工程为已建的引水工程，地点位于相思溪河左支戴家沟响水洞，泉水枯流0.36m3/s，功能是灌溉、人饮，工程设计灌面6000亩，实灌4000亩，供水人口5000人。
1.2 项目建设的必要性
⑴项目建设是解决区域发展和扶贫攻坚的需要
思南县地处武陵山区，乌江干流下游，邻近重庆市、湖南省，地理位置优越，是《黔北经济圈发展规划》、《武陵山区经济协作区规划》的重要发展区域，全县农业基础条件好，工业建设、城镇建设、基础设施建设取得较大发展，在《国务院关一步促进贵州经济社会发展又好又快发展的若干意见》（简称“国发2号文件”）、《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（简称“2011年一号文”）政策指导下，结合思南县经济总量低、脱贫任务重及经济增长与水资开发利用率低的现状，要实现思南县率先走在全省先列跨入小康社会，推动工业化带、城镇化、农业产业化发展，加快以县城为城市中心的城镇化战略发展，加快双塘工业园区、灯油坝工业园区、关中坝工业园区建设，加快农业水利设施建设促进农业产业化发展，从而实现全县经济又好又快发展。然而，水利供水基础设施薄弱与经济社会发展对水资源的需求相矛盾，需建设一批综合性供水工程增加供水满足用水需求。思南县是国家级贫困县，扶贫任务坚巨，水利基础设施薄弱一直是阻碍当地经济社会发展的瓶径，主要表现在城乡供水保证率低、农业抗旱能力低，而“2011年中央一号文”已明确指出水利建设作为基础设施建设的优先领域，给水利建设带来全所未有的机遇。沙坝水库是思南县当政府、水务局一直策划的水库，当地政府、群众对项目的建设期望已久，在《贵州省重点水源工程近期建设规划》（西南五省水源规划）、《贵州省水利建设生态建设石漠化治理综合规划》（“三位一体”）、《贵州省水利扶贫规划》中，沙坝水库均作为近期重点水源工程列入实施项目，项目依据充分；在《思南县水资源综合开发利用规划》中，论证了沙坝水库的工程规模、开发任务，使得项目建设的必要性更加充分。沙坝水库的建设能显著提高当地的城乡供水保障能力和农业抗旱能力，为加快城乡一体化提供的水源保障，对改善山区农村用水条件具有实质意义，对促进农村产业化和加快农材脱贫致富具有重要作用，是加快当地脱贫步伐和提升生活水平的重要举措。
⑵项目建设是支撑思南城镇化发展和工业发展的需要
思南县城位于思唐镇，城市地理位置特殊，位于乌江两岸的“V”字型坡地上，由于乌江河谷的深切，城区高差落差大，城区分布高程在390m～600m之间。依据《思南县县城总体规划（2002～2020）》及《贵州思南工业园区发展规划（2011～2020）》，思南县城2020年城市人口17万人，在城区周边建设双塘、灯油坝、关中坝三个工业园区，工业园区为城市拓展区。思南县城现状供水水源为已建的河西水厂及思林提水工程，河西水厂取水源为县城段的乌江河水，设计日处理规模2万吨/天，取水设施受能力限制，取水规模当前1万吨，河西水厂提水扬程190m，提水扬程大，对于特高区，需提水300m才能供水，水厂运行成本大，且取水口受上游城乡排污影响，根据贵州省水环境监测中心2010年6月10日对思南县城现状供水水源监测结果，根据《地表水资源环境质量标准》（GB 3838-2002），取水水源氟化物和磷含量超标，水处理部分大。鉴于原河西水厂提水扬程大、水源受污染的情况，为改善城区用水现状和提高供水保证率，利用城区上游思林大型水库净化能力强和水量有保证的特点，建设思林提水工程作为县城供水水源，该工程于2011年建成使用，日供水规模2万吨/天，取水设施布置在思林大坝上游800m处左岸土坨子，提水扬程145m，取水水位430m（思林库区死水位431m），提水至585m高位水池后，自流到雷火顶水厂（高程575m），然后处理后供县城供水，输水管线长18563m。受河西水厂的取水1万吨/天的限制，思林提水建成后，县成实际供水3万吨/天，供水人口10万人，人均综合用水量0.3m3/人·天，低于《城市给水工程规划规范》（GB50802-98）小城市人均综合用水标准的0.4～0.8的标准，即使在河西水厂取水规模达到2万吨/天后，加上思林提水日供水规模2万吨/天，县城供水规模达到4万吨/天，设计供水人口12.5万人（2012年），人均用水标准为0.32m3/人·天，仍低于标准值。依据《思南县县城总体规划（2002年～2020年）》，思南县城2020年城市人口17万人，需水量3385万m3（工业需水量1680万m3，生活综合需水量1705万m3），城市日供水规模要求9.3万吨/天，现在的河西水厂、思林提水供水规模满足不了城市发展需求，需另建水源增加供水能力。如前所述，在思南县城的城市拓展区建设双塘工业园区、灯油坝工业园区、关中坝工业园区，三个工业园区需水量1680万m3，要求日供水规模4.6万吨/天，因工业用水水质要求低于生活用水水质，河西水厂、思林提水水源水质一直存在氟化物、磷超标的现象（根据贵州省水环境监测中心2010年6月10日对思南县城现状供水水源监测），随着乌江取水口上游污染日益加重的趋势，不宜长期作为县城供水水源，依据水质分区供水的原则，河西水厂、思林提水作为工业园区供水水源，新建沙坝水库作为县城生活综合供水水源。沙坝水库位于县城北面相思溪河上，建坝河段以上无工矿企业、城镇排污污染，水质较好，且有水质较好的戴家沟泉水作为补给水源，水量、水质有保证，是理想的供水水源。水库正常蓄水位665m，死水位627m，引戴家沟泉水调节供水后，年供水量1936万m3，通过在库区建2.9km隧洞后，可自流向城区供水。沙坝水库供水量、水质有保证，供水方案可行，项目建设区域不存在风景胜区、文物古迹的影响，沙坝水库作为县城供水水源是可行、必要的。
⑶项目建设是优化当地水资源配置的需要
沙坝水库总库容334万m3，工程为小（一）型，水库主要功能是供水、灌溉；戴家沟泉水枯流0.36m3/s，汛期流量1.08m3/s，泉水已开发利用，灌溉面积6000亩，泉水年出水量2145万m3，作为马河水库补给水源。沙坝水库距县城仅3.5km（直线距离），供水距离短，水量、水质有保证，项目建设对保障思南县城供水、农业灌溉具有重要的作用。
思南县城由于乌江河谷的深切，城区高差落差大，城区分布高程在390m～600m之间。而沙坝水库正常蓄水位665m，死水位627，供水管道出水高程626m，高于城区规划最高高程600m，可自流供水，供水条件相比思林提水要经济得多。相思河为乌江左岸一级支流，流域内仅建戴家沟引水工程、山塘等小微型工程，水资源开发利用率低，沙坝水库的建设，可提高水资源开发利用水平，促进区域经济发展，改善农业生产条件，优化水资源配置。
相思溪河已开发利用的代家沟泉水，是鹦溪镇的重要灌溉、供水水源，工程位于相思溪河支流戴家沟响水洞，为一自然出露的岩溶大泉，汛期出水平均流量1.08m3/s，非汛期枯流0.36m3/s，年产水量2145万m3。工程设计灌面6000亩，供水人口5000人，年用水量341万m3，水资源开发利用率15.9%，开发利用率低。戴家沟泉水工程任务主要是灌溉，建设年代久远，由于当初建设质量和管理的诸多原因，干、支渠破损严重，往往最需灌溉的6～8月，渠道引水只到双龙，灌溉面积只有3000亩，灌溉率50%，余下的3000亩灌面因渠系破损和配套问题常年未得到充分灌溉，灌区平均高程580m，而沙坝水库水位死水位627m，在库区建隧洞引水至三洋溪右干渠后，再建白老园至麻麻青渡槽连接左干渠，改造左、右干渠，本着高水高用的原则，引戴家沟泉水入库后，可可大大减少原有干渠的输水距离，实现灌区得到充分灌溉，促进当地农业经济发展。
依据《思南县水资源综合开发利用规划》，沙坝水库具有灌溉、农村人饮供水任务，该水库新增灌溉面积100亩，灌区为马河坝，水库还解决马河坝、大岩底、余家林、映山红、罗家寨、杨家湾等4000人农村人饮。
综上所述，建设沙坝水库对于保障县城城市发展、促进农业发展是十分必要的，一是项目规划依据充分，二是供水条件好，三是项目综合性强，具有供水、灌溉功能，项目所在河流水质较好，水量、水质有保证，输水距离较短，供水条件好，早日建成沙坝水库对加快思南县城镇化、工业化、农业现代化是十分必要的。
1.3 项目建设的任务
根据区域经济社会发展的用水需求，沙坝水库建设任务为供水、灌溉，项目建成后可供水量1936万m3，向县城供水1570万m3，向双龙灌区及马河坝人饮供水366万m3。

2 建设条件
2.1 水文
2.1.1 流域概况
思南县位于贵州省东北部，铜仁地区西部，乌江中游。地跨东经107°52′22″～108°27′24″，北纬27°31′42″～28°9′24″之间。东、南、西、北分别与印江、石阡、凤冈、德江四县毗邻。东西宽约56公里，南北长约67公里。全县行政面积2230.50平方公里，辖13个乡镇、14个乡，总人口66.03万人，是一个汉、土家、仡佬、蒙等多民族聚居的地方。思唐镇是思南县县政府所在地，是全县政治、经济、文化中心，距贵阳378公里，距铜仁198 公里，距遵义210公里。
相思溪河是乌江左岸的一级支流，发源于思南县境内张家寨镇马鞍山，发源地高程为1120m，河流由南向北流经马河坝、鹦鹉溪、白盐井等地，于岩门汇入乌江。相思溪河全流域面积94km2，河流18.5km，落差450m，河床平均比降24.32‰。
沙坝水库位于相思溪河上游段，集水面积为7.13km²，主河道长3.53km，主河道加权平均坡降为74.8‰。戴家沟泉水位于鹦鹉溪镇西面1公里左右。
设计流域处于贵州高原的东北部边缘武陵山脉的西北坡地带上，地势呈梯级起伏，东北高，西南低。流域内土壤主要以黄壤为主，是分布最广的地带性土类。石灰土发育于碳酸盐母质上，紫色土主要分布于紫色砂页岩出露地区，水稻土又包括黄泥田、大眼泥田、紫泥田、潮泥田、冷泥田及滥泥田等。
流域内植被属中亚热带湿润性常绿阔叶林，组成种类以壳斗科、樟科、山茶科、杜鹃花科、冬青科等为主，常见的是马尾松、柏木等针阔叶混交林。在石灰岩丘陵地区可常见藤刺灌丛以及禾本科草坡等植被类型，全县森林覆盖率为24.35％。由于受人类活动的影响，对流域内水土流失造成了一定的影响。因此，在发展经济建设的同时，需要加强对生态环境的保护。有关流域情况详见流域水系示意图。
2.1.2 气象
思南县地处亚热带湿润季风性气候区，气候温和、雨量充沛，雨热同期，流域水气主要来自印度洋孟加拉湾，由于地形变化较大，导致气候垂直变化明显，小范围由于地形形成小气候，对水文要素的地区分布规律有一定影响。
根据贵州省气候资料中心的《贵州气候资料》统计，思南气象站多年平均气温17.3℃，最冷月1月平均6.1℃，最热月7月平均28℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温—5.5℃。年平均日照时数1169.5h，占可照时数的26%，以夏季为多，冬季为少。大风日数3.2天，年平均风速1.1m/s，全年以N风为多，多年平均最大风速14.3m/s（风向S）。年平均相对湿度76.0%。全年平均雾日数20.9天，降雪日数10.1天，霜日数13.8天，平均无霜期286.4天。
根据思南气象站资料统计，多年平均降水量1146.3mm，其中最大年降水量1765.5mm（1954年），最小年降水量720.8mm（1966年），丰水期4～9月占75.4%。降水量≥0.1mm降水日数160.2天，降水量≥10.0mm降水日数33.6天，降水量≥25.0mm降水日数11.0天，降水量≥50.0mm暴雨日数2.9天，多年平均水面蒸发量1196.7mm。主要灾害性天气有倒春寒、夏旱、秋旱、暴雨、冰雹、大风等。
2.1.3 水文基本资料
2.1.3.1 参证站选择
本工程所处设计流域内无实测水文、降水资料，而邻近地区有思南气象站，其与工程区相距较近且同属乌江流域。经初步综合分析，选择思南气象站为主要参证站。基本资料主要依据思南气象站，结合《贵州省地表水资源》成果综合取值。
2.1.3.2 参证站测验情况
思南气象站建于1948年1月，1951年开始记录资料，观测场位于思南县城关镇府后街，东经108°23′，北纬28°01′，该站观测项目较完全，有降雨、气温、蒸发、风速、风向、湿度、日照等项目，属于国家基本气候站，该站具有1951年至今的气象观测统计资料，且历年气象资料经贵州省气象局进行整编，资料精度较高，系列较长，可靠性、一致性、代表性较好。水文系列采用其1951～2008年的连续资料系列。
2.1.3.3 基本资料评价
(一) 可靠性
思南气象站属国家基本站，汛期进行四段制、八段制观测，枯季采用二段制观测，属国家基本测站，汛期均进行四段制观测，枯季采用一段制观测。该站降水观测均按规范要求进行，资料整编的精度也较高，降水资料可靠。
(二) 一致性
思南气象站自建站自今，站点未发生改变，观测的资料均在一致的条件下产生，所处流域内气候条件及下垫面条件基本稳定，根据1951~2008年降水资料分析线（见下图），说明了系列具有一致性。

(二) 代表性
对思南气象站径流资料进行不同系列长度统计参数比较分析，成果见下表。
表2-1 思南气象站长短系列统计参数分析表
资料系列
统计参数
年份
长度（水文年）
均值（mm）
Cv
Cs/ Cv
1975～2008
33
1137.2
0.19
2
1965～2008
43
1136.1
0.19
2
1951～2008
57
1146.3
0.19
2

从表中可见，3个系列虽然最大相差24年，但系列的Cv一致，年降水量均值最大也仅相差8.97‰，说明其统计参数稳定，资料具有代表性。从长系列看，丰、平、枯年份比例恰当。
思南气象站站年降水累积曲线及差积曲线图见下图。
思南气象站资料系列较长，代表性、一致性较好，且所有资料均经贵州省气象局整编刊印，资料精度较高，完全能够满足本阶段水文计算的精度。

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2.1.4 径流
2.1.4.1 径流计算
设计流域的径流均由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，即年际变化小而年内分配不均。根据选择的参证站思南气象站的降水资料，结合《贵州省地表水资源》成果并按照枯水调查分析成果控制，采用降水径流频率相应法作出沙坝水库坝址处的径流成果。
依据思南气象站的降水资料系列，按P= m /（n +1）×100%计算1951～2008年（水文年）系列，其多年平均降水量为1146.3mm，Cv＝0.19，Cs＝2Cv。查《贵州省地表水资源附图》，设计地区的多年平均年径流系数在0.55左右，根据所作的降水成果，再查“多年平均径流深等值线图”知沙坝水库所在区域的多年平均径流深在600m左右。
径流的变差系数根据《贵州省地表水资源》中的公式计算：
Cvy=γ·Cvx/(αm+βLgF)
式中：Cvy—年径流变差系数
Cvx—年降水变差系数，Cvx=0.19
F—集水面积，F﹤100 km2时取F=100 km2
α—年径流系数
m、β、γ—地区性经验参数。m=0.7，β=0.04，γ=1.1
结合《贵州省地表水资源》上有关等值线图，可得沙坝水库年径流的变差系数0.33，偏态系数Cs取2Cv。
坝址处长系列径流过程采用降水径流频率相应法进行计算。根据思南气象站历年降水量的经验频率在年径流深设计频率曲线上查得一径流深，再用年降水量的实测值与同一经验频率查降水频率曲线上的理论值进行修正，即可得到逐年的径流深。关于枯水控制，主要根据贵州省水文水资源局的《贵州省河流枯水调查与统计分析》的“贵州省平均年日、旬、月均最小流量模数图”分析，取本区域多年平均最小日均流量控制模数为3L/s·km2，最小月平均流量控制模数为4L/s·km2，沙坝水库径流分析与计算成果见下表。
表2-2 沙坝水库径流分析计算成果表
水库
时 段
统计参数
设计值（万m3）
Q（m3/s）
Cv
Cs/Cv
5%
10%
50%
80%
95%
沙坝
水库
水文年
0.133
0.33
2
0.212
0.191
0.128
0.095
0.07
10~3月
0.065
0.34
2
0.103
0.093
0.062
0.045
0.033
最小月
0.028
0.35
2.5
0.046
0.041
0.027
0.02
0.014
2.1.4.2 枯水径流
设计流域的枯水结合“贵州省平均年最小日流量模数图”，取本地区的最小日平均流量模数为3L/s·km2，最小月平均流量控制模数为4L/s·km2。待下一阶段对设计流域进行枯水调查和枯水测流，进一步对成果的合理性进行验证。
2.1.4.3 设计流域径流的合理性分析
设计流域多年平均年降水量1146.3mm，坝址多年平均径流深590mm，径流变差系数为0.33，径流系数0.55，与《贵州省地表水资源》上的有关等值线图相吻合。径流年内分配以思南县气象站实测降水量进行分配并作枯水控制，沙坝水库设计流域最枯月均流量0.028m3/s，对应模数为3.93L/s·km2，符合区域变化规律。 综上所述，设计流域的径流成果是合理的。
2.1.5 洪水
2.1.5.1 暴雨洪水特性
形成本流域的暴雨天气类型主要是冷风低槽类，由于北方冷气南移，中低纬副热带高压导致冷暖气团交替而形成切变辐合,暖湿气流于冷气团锋面爬升，加上山区地形的影响，促进冷暖湿气流的抬升运动，从而产生暴雨，暴雨主要出现在4～9月，特大暴雨主要出现5～8月份，以6月居多。暴雨特点是雨量集中，历时短，雨强大。
设计流域内河流属山区雨源型河流，洪水由暴雨产生，因受岩溶发育的影响，具有陡涨缓落、涨峰历时较长等特点。洪水过程一般与暴雨过程相应，暴雨历时一般在一天左右，且多发生在5、6、7月份，常出现复式洪峰，高峰在前，陡长陡落，峰高量大。
2.1.5.2 设计暴雨
设计流域内无气象站及雨量站点，分析思南县思南气象站及周边各雨量站最大一日暴雨资料，用P—III型曲线进行适线，年最大24小时取最大一日降水量的1.12倍。据思南气象站1951年~2008年共57年资料统计，最大一日降水量均值为90.0mm，相应最大24h降水量为101mm，就省内而言，属一般雨区。从《贵州省暴雨洪水计算手册》中最新的有关等值线图上看，设计流域的最大24h降水量在90～100mm左右。根据思南气象站的暴雨统计参数，结合贵州省最新有关的暴雨等值线图，本阶段确定设计流域最大一日降水量均值为85.0mm，最大24h降水量均值为95mm，最大24h降水量Cv为0.5，Cs/Cv为3.5，最大1h降水量均值为44mm，最大1h降水量Cv为0.45，Cs/Cv为3.5。待下阶段进一步对设计流域的面上暴雨进行分析，确定设计流域的面暴雨参数。
2.1.5.3 设计洪水
由于各规划水库所控制的集水面积均在“雨洪法”的使用范围之内，且考虑“雨洪法”是我省水利专家根据陈家琦工程师推荐的推理公式法，结合我省实际情况，推导出计算我省中小流域的洪水公式，并采用“流量频率法”和已成水库工程洪水进行检验，计算精度较高，在我省得到了广泛推广应用，为此沙坝水库的坝址设计洪水采用“雨洪法”进行计算。根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（含修订本）及贵州省水文水资源局的“特小流域雨洪计算公式”的要求，不同的水库流域特征应采用不同的雨洪计算公式，其水库流域特征以流域特征值θ（θ=L/J1/3/F1/4）和集水面积反映。计算中，对于集水面积小于10km2的水库，按“年最大1小时降水成峰、年最大24小时降水成量”控制。经分析计算，设计洪水使用的计算公式为：
Qp=0.481r10.571·f0.223·J0.149·F0.890·（C1KpH(—)1）1.143
式中：Qp—设计洪峰流量，以m3/s计
r1—汇流系数
f—流域形状系数，f=F/L2
J、L—主河道比降、河长，河长以km计
F—流域面积，以km2计
C1—洪峰径流系数
H(—)1—最大1h降水量均值，以mm计
θ—流域的几何特征值，θ=L/J1/3/F1/4
沙坝水库设计洪水成果见表2-2。
表2-3 沙坝水库设计洪水成果表
计算项目
设计频率P（%）
备 注
0.1
0.2
0.5
1
2
5
Qp(m3/s)
250
228
198
176
154
125

Wp(万m3)
215
194
166
144
122
93.5

设计洪水过程线采用“手册”中的概化洪水过程线坐标推算各设计频率洪水过程线，并为洪水调节计算所采用。
2.1.5.4 设计洪水的合理性分析
从暴雨统计参数来看，以思南气象站等雨量站气象站的计算成果，结合区域规律确定的暴雨统计参数与贵州省最新的有关暴雨等值线图是吻合的；对于集水面积小于10km2的沙坝水库，按“年最大1小时降水成峰、年最大24小时降水成量”控制原则是可行的；从区域综合分析角度看，沙坝水库设计洪水P=0.05％～20％洪峰模数为47.6～14.2m3/s.km2，符合该地区洪水的地区分布规律。
综上所述，本阶段推求的设计流域洪水成果是合理的。
2.1.6 泥沙
因流域内无泥沙实测资料，故泥沙参数主要依《贵州省地表水资源》及其附图，结合实地踏勘选取。根据“贵州省多年平均悬移质输沙模数图”，设计流域的多年平均悬移质输沙模数在200~500t/km2区域。根据流域实际情况，取多年平均悬移质输沙模数为300t/km2，推悬比按20%计。
根据取定的输沙模数进行泥沙分析计算，其有关参数指标为：沙坝水库多年平均输沙量0.257万t，其中悬移质为0.214万t。
2.2 地质
2.2.1 区域地质
沙坝水库位于思南县城北东面的相思溪河中上游，处于贵州高原的东北部边缘、武陵山脉的西北坡地带，地貌分区属黔中丘原山原山地区之黔北山原、中山区。河流自南向北流，地势南高北低，最高海拔高程约1000m，最低约345m（汇入乌江口）。
河流主要沿轴向NNE向的中坝背斜轴部及西翼发育，两岸出露地层由奥陶系（O）至三叠系下统（T1）组成，其间缺失泥盆系（D）及石炭系（C），岸坡地层岩性主要为O1m、S2-3hn页岩夹灰岩、泥灰岩，沿两岸坡顺河向延伸。各地层岩性详见区域地层表。
区 域 地 层 表
地层单位
代号
厚度
（m）
岩性描述
界
系
统
群组段
新生界
第四系

Q
0-＞10
主要为残坡积砂质粘土夹碎石及冲洪积砂卵砾石、粉土，洞穴灰华等。
中生界
三叠系
下统
夜郎组
T1y
312-340
第三段厚度26-50m，为紫、紫红色钙质页岩及泥灰岩。第二段厚度280m，为浅灰、灰色薄层灰岩偶夹钙质页岩及泥灰岩。第一段厚度6-10m，为浅灰色钙质页岩。
古生界
二叠系
上统
长兴组
P2c
98-141
灰、深灰色中厚、厚层细粒灰岩、含燧石结核。
吴家坪组
P2w
88-140
灰、深灰色薄层、中厚灰岩、含大量燧石结核。
下统
茅口组
P1m
130-221
上部为灰白色块状灰岩。下部为灰色中厚、厚层灰岩，含燧石结核。
栖霞组
P1q
150-260
上部为深灰色中厚、厚层灰岩。下部为灰黑色薄层灰岩夹有机质页岩，含大量燧石结核。
梁山组
P1L
0-10
黄灰色薄层石英砂岩，含黄铁矿及劣煤。
志留系
中上统
韩家店群
S2-3hn
670-1150
第三段厚度40-200m，为黄灰色中厚层粉砂岩夹粉砂质页岩。第二段厚度420-540m，为黄绿色页岩及粉砂质页岩，中上部夹灰岩透镜体。第一段厚度210-410m，为紫红与灰绿色中厚层粉砂岩及粉砂质页岩，下部为灰绿色页岩夹灰岩透镜体。
中统
石牛栏群
S2sh
60-220
灰色中厚层生物灰岩，下部夹钙质页岩及泥灰岩。
下统
龙马溪组
S1Ln
0-200
灰色粉砂质、炭质页岩及砂质页岩，中上部夹钙质粉砂岩及砂质灰岩。
奥陶系
上统
五峰组
O3w
0-6
黑色炭质页岩。
临湘组
O3L
0-10
灰色薄层泥灰岩。
中统
宝塔组
O2b
2-45
灰紫色中厚层泥质灰岩，具龟裂纹。
十字铺组
O2sh
2-24
灰色中厚层灰岩夹钙质页岩。
下统
湄潭组
O1m
250-270
灰绿色页岩及钙质页岩，中部夹泥灰岩。
红花园组
O1h
30-65
灰色厚层块状生物碎屑灰岩。
桐梓组
O1t
105-154
上部为浅灰色中厚层白云质灰岩及含灰质白云岩，下部为灰色薄层生物碎屑灰岩夹钙质页岩。

测区大地构造单元属扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，构造线总体呈NE～NNE走向。
主要褶皱有许家坝向斜、中坝背斜、塘头向斜；主要断层有思南断层，为压纽性逆断层。详见相思溪河区域地质图。
岩层总体走向总体为NNE向；倾向受褶皱影响，有SE、NW；岩层倾角25～80°不等，在断层带及褶皱轴附近较陡。
据《中国地震动参数区划图》GB18306—2001，该区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.05g（相应地震基本烈度＜Ⅵ度），属中硬场地区，区域构造稳定性较好。
岩组有可溶岩及非可溶岩，受构造影响呈NNE向条带状分布。地下水类型有岩溶水及基岩裂隙水，受构造控制，总体流向为NNE向，最低排泄基准面为东部（右岸）的乌江深切河谷。根据区域水文地质资料，可溶岩分布区岩溶水较丰富，泉水或暗河流量多在50L/s以上，较大的岩溶大泉或地下暗河主要发育在P1较纯灰岩区，地下径流模数4～9L/s.km2；非可溶岩分布区含基岩裂隙水，泉水流量多＜3L/s，地下径流模数多＜1L/s.km2。
地下水主要靠大气降水补给。可溶岩区，降水通过地表裂隙、溶隙、洼地、落水洞等渗入地下形成岩溶水，储存在裂隙、溶隙、溶洞内，并在其间远距离径流，在地势低洼的沟谷或在运移方向上遇非可溶岩、阻水构造等阻隔，以裂隙、溶隙泉及岩溶大泉、暗河出口等形式流出地表补给地表水。非可溶岩区，降水通过松散层空隙及基岩裂隙渗入地下形成基岩裂隙水，在裂隙内运移，就近在沟谷等低洼地势以裂隙泉、断层泉形式集中流出或分散渗出