水土保持生态工程杨河小流域坝系工程可行性研究基本情况.doc
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1、水土保持生态工程杨河小流域坝系工程可行性研究基本情况1.1 自然条件1.1.1 地理位置杨河小流域位于宁夏固原市原州区,距原州城区40km,是黄河支流清水河一级支沟杨达沟的上游部分,呈东南西北走向,羽扇状。其地理坐标为东经10610501061240、北纬361736360412之间。(见杨河流域地理位置图),流域总面积101.00 km2。1.1.2 地质地貌杨河流域在大地构造上处于祁连山地槽东翼和鄂尔多斯台地西缘之间的过渡地带。自中生代以来,经过多次的隆起、沉陷、剥蚀和沉积,尤其新生代第三纪末期的喜马拉雅“造山”运动,使六盘山褶皱隆起成山,奠定了该流域现代地貌基础。流域地表主要为第四纪黄土
2、,经自然侵蚀及新构造运动等长期雕塑刻画,形成了目前流域地貌。杨河流域地处黄土丘陵沟壑区第二副区。流域上游主要为缓坡黄土梁、峁、坡和壕掌等地貌,地面坡度较缓。中游坡陡沟深,地形破碎,梁顶较平缓,梁坡较陡,下游有大面积川台地分布。项目区海拔高程相差悬殊,由东南向西北呈强烈倾斜趋势,海拔15531800m,相对高差247m,沟壑密度1.50km/km2,全流域大于25的坡度约占流域总面积的30.6%(杨河流域土地坡度组成详见表2-1,附表一)。表2-1 杨河流域土地坡度组成表项目坡 度 组 成 结 构551515252535合计面积比例面积比例面积比例面积比例面积比例面积比例hm2%hm2%hm2%
3、hm2%hm2%hm2%全流域1048341028202527198640042039262160102118961649.43102001001.1.3 土壤、植被1、土壤流域内土壤主要为黄绵土,土壤质地疏松,遇水易溶解。成土母质为第四纪黄土,具有土层深厚、疏松多孔、垂直节理发育、土质上下均匀、无明显沉积等特点。土壤中有机质含量在0.5%1%之间,养分缺乏,呈碱性。沟谷坡下部有少量红胶土出露。从土壤力学性质和分布情况看,该流域建坝材料丰富,能够满足坝系建设的需要。2、植被流域内的植被在水平带上位于温带干旱区,属于干旱草原植被类型,由于受六盘山山体垂直带的影响及人工造林种草等,项目区内植被类型
4、多种多样,主要类型有:(1)落叶阔叶灌丛,多属中生和旱中生类型,在项目区也有少量残存,主要植物群系有虎榛子、山桃、酸刺等灌丛;(2)草原,草原植被型是项目区植被的主体,在项目区占绝对优势,主要植物群系为长芒草、茭蒿、铁杆蒿、百里香、冷蒿等;(3)人工植被,主要是人工林草。目前流域内林草措施面积占总面积的13.40%。1.1.4 气象水文1、气象流域所在区域属干旱温和气候区,春季干旱多风,夏季干燥炎热,秋季凉爽短促,冬季严寒漫长。流域日照充足,温差较大,雨热同季,四季分明。多年平均气温6.4,大于10的积温为2550,无霜期140天,年蒸发量1120.0mm。杨河流域气象特征值详见表2-2。表2
5、-2 杨河流域气象特征值表气象站名气温C10积温年日照时数无霜期总辐射量大风日数平均风速观测年限年最高年最低年平均Chd大卡Dm/s年固原34.6-30.96.425502471.7140121.8281.7202、降水流域年最大降水量718.7mm,最小降水量264.1mm,多年平均降水量420mm。其中69月降水量占全年降水量的68.1%,且降水多以暴雨的形式出现,历时短,强度大,是形成高含沙洪水和产生水土流失的主要原因。杨河流域降水特征值表详见表2-3。表2-3 杨河流域降水特征值表雨量站名年降水量(mm)多年平均汛期降水量(mm)多年平均暴雨次数(次)最大最小年平均量年份量年份蟠龙71
6、8.71964264.119694202860.83、径流、泥沙1)径流据宁夏回族自治区地表水资源和宁夏回族自治区水文水资源局提供的最新水文数据,该流域多年平均径流量为214.20万m3,最大年366.50万m3,最小年134.7万m3,年平均径流深21mm。受年内降水不均影响,年内径流量分配极不均匀,径流量主要集中在6-9月(占79.1%),8月份最多,占20%-40%,1月份最少,占1%-3%。夏粮作物生长期的4-6月份径流量占全年的15%左右,造成灌区作物生长期水量不足。夏季由于受地形因素影响,暴雨集中,历时短,往往产生局部暴雨洪水,引起洪灾。受近年大范围干旱影响,杨河流域各支沟很多潜流
7、泉眼干涸,沟河断流。2)泥沙据宁夏回族自治区地表水资源,该流域流域多年平均输沙量50.34万T。根据固原市水文站资料,杨河流域所在的清水河流域输沙主要特点为:一是年内分配不均,汛期6-9月份输沙量占全年输沙总量的96.7%,且集中分配在汛期的几次暴雨洪水过程中,洪水造成土壤流失量占全年输沙量的95%;二是年季变化大,实测最大年,最小年之比达29.5倍;三是年含沙量大,达到44.9kg/m3,最大年1974年达855 kg/m3。4、水文泥沙分析计算根据宁夏回族自治区地方标准水土保持治沟骨干工程技术标准(DB64/6400P65 00100689),水土保持骨干坝、淤地坝工程设计水文泥沙分析采用
8、设计暴雨推求设计洪水。1) 不同频率洪水计算(1)设计暴雨量计算根据宁夏回族自治区暴雨洪水图集,不同频率24h点雨量采用下式计算:H24p=kpH24 (21)式中:H24p不同频率24h点雨量,mm; kp 不同频率对应的模比系数; H24 工程控制流域年最大24h点雨量,mm。查宁夏暴雨洪水图集附图14,项目区中心点最大24h点雨量H24=50mm;年最大24h点雨量变差系数Cv查该图集附图15得Cv=0.70;CS=3.5Cv,查皮尔逊型频率曲线表,不同频率所对应的模比系数kp值见表24。表24 不同频率所对应的模比系数kp值表频率P(%)1053.3210.50.33kp1.881.4
9、11.83.123.684.234.56根据式(21)计算不同频率24h设计暴雨量见下表25。表25 不同频率设计点雨量频率P(%)1053.3210.50.33H24p(mm)94.00 120.50 140.00 156.00 184.00 211.50 228.00 (2) 不同频率24h面雨量对于控制较小面积的中小型淤地坝,以不同频率24h点雨量代替不同频率24h面雨量;对于控制面积较大的骨干坝,设计频率24h面雨量以相应频率24h点雨量代替,校核洪水设计暴雨计算时应考虑暴雨的不均匀性,面雨量参照宁夏治沟骨干工程技术标准提供的折减系数以相应频率24h点雨量进行折减获得,按不同控制面积乘
10、下列系数:10km2时乘0.94;20km2时乘0.91;30km2时乘0.88。(3) 产流期平均入渗率杨河小流域属黄土丘陵区第副区,根据宁夏暴雨洪水图集,采用试算法计算产流期雨量和产流期平均入渗率,产流期平均入渗率f按下式计算: (22)式中:f产流期平均入渗率,mm/h; tcp不同频率产流历时,h; Htcp不同频率产流期雨量,mm。(4) 不同频率净雨量根据宁夏水文手册,用下式通过试算法推算不同频率净雨量Rp:Rp= Htcpftcp (23)式中:Rp不同频率净雨量,mm; 其他符号意义同前。计算结果见表26。(5) 不同频率洪水总量根据宁夏水文手册,不同频率洪水总量按下式计算:W
11、P=0.1RpF (24)式中:WP不同频率对应的洪水总量,万m3; F控制面积,km2。其他符号意义同前。不同设计频率洪量模数见表27。表26 不同频率净雨量计算成果表暴雨频率P(%)1053.33210.50.33净雨量Rp (mm)31.84 44.25 53.17 64.38 81.96 98.79 108.64 表27 不同设计频率洪量模数表洪水重现期(年)10203050100200300洪量模数(万m3/km1.a)3.284.42 5.32 6.44 8.30 9.88 10.86 (6) 不同频率洪峰流量根据宁夏水文手册,不同频率洪峰流量采用推理公式法按下式计算:Qp=16.
12、67 RpF/t (25)式中:Qp不同频率对应的洪峰流量,m3/s; Rp不同产流时期最大净雨量,mm; t洪水历时,h;其他符号意义同前。流域汇流历时t可参考下表选取。表28 不同控制面积流域汇流历时表控制面积(km2)1010202030汇流历时(min)60120180不同设计频率洪峰流量模数见表29。表29 不同设计频率洪峰流量模数表洪水重现期(年)10203050100200300洪峰流量模数(m3/s.km2)9.12 11.29 14.77 17.89 23.05 27.45 30.18 (7) 不同频率洪水过程线不同频率洪水过程线采用概化三角形法。根据宁夏水文手册中洪水总历时
13、计算公式: Tp=5.56Wp/Qp (26) 式中: Tp洪水总历时,h; 其它符号意义同前。 涨水历时公式: t1=dt1Tp (27) 式中:t1涨水历时,h; dt1涨水历时系数,一般为0.130.17,取0.15。 三角形洪水过程线相关数据如表210。表210 三角形设计洪水过程线相关数据表10年t00.30 1.00 Qt09.12 020年t00.301.00 Qt011.29 030年t00.30 1.00 Qt014.77 050年t00.30 1.00 Qt017.89 0100年t00.30 1.00 Qt023.05 0200年t00.30 1.00 Qt027.45
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