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1、11 综 述沁水县曲堤水轮泵站位于沁河干流中段的端氏镇曲堤村，工程引、提、蓄、灌溉结合，是集灌溉兼发电为一体的全国示范的一项沁水县县办水利骨干工程。本站灌溉项目区可控制灌溉面积 12680 万亩, 其中已建灌区覆盖灌溉面积5730 亩,由于部分灌溉设施损毁,实际能发挥效益的灌溉面积为 4590 亩。灌溉区的建成,有力地改善了当地农业基础条件，增加了受益区的收入,取得了一定的社会和经济效益，也为当地工农业生产和发展做出了贡献。本站始建于 1968 年，于 1972 年 12 月建成投产，至今已运行有四十年,由于受当年技术条件和资金限制,施工质量较差,加上运行时间长久,泵站陈旧老化,机组检修频繁、
2、效率低下,工程多处存在着一定的安全隐患,同时水工建筑物和金属结构也年久失修,各部分不同程度存在着损毁和渗漏现象,致使水能资源得不到有效利用,经济效益和社会效益明显降低,亟待解决。为了充分利用有限的水力资源、发挥泵站的效益,保障生产安全,促进节能减排,提高科技水平和能效,使工程建设科学化、规范化，应水轮泵站管理处的要求,特对该电站进行续建和改造规划。我院组织了技术力量,收集、整理和分析了河流、水文、气象、地质资料,以及项目区原设计、运行和接入系统2资料,开展了必要的现场调查和踏勘，通过广泛的研究和会审,按照国家有关灌区建设和技术改造规程、规范，并参考财政部水利部关于实施中央财政小型农田水利重点县
3、建设的意见（财农200992 号）及沁水县小型农田水利重点县建设方案2011-2013及已建灌区维修和技术改造经验，完成了本工程的续建和改造规划报告。本工程规划是曲堤水轮泵站灌溉项目区的的续建和改造,工程实施后可全部发挥控灌面积立体效益、提高用水效率、缩短供水时间、保障工程安全性能、增强抗旱能力、促进灌区农业增产、农民增收。主要工程措施：对遗留的 6950 亩灌溉区工程采用管道灌溉措施进行续建,其它灌溉附属设施采用先进的设备全面实施续建配套;对已建工程进行恢复和改善,主要包括水工建筑物改造、金属结构改造、泵站机组改造和电气设备改造。通过以上措施达到节水、高效、管理方便的目的32 项目区基本情况
4、及建设必要性2.1 项目区自然情况2.1.1 地理地貌沁水县位于山西省东南部，北倚太岳，南屏王屋，西依中条，东接太行，全县总面积 2676.6 平方公里。项目区地处沁水县魏山西麓沁河两岸, 东西窄、南北长，东西长约 40 公里，西北宽约 75 公里，海拔高程为 560-770 米。地貌以山地丘陵为主，境内山峦起伏，沟壑纵横，山地丘陵占 90%。地表大多覆盖黄土，整个地区山谷交错，以沁河为界分为东山片和西山片，山脉为南北走向，多半耕地为梯田。本项目水源地位于下朝王村的渠首拦河坝,上水机组设置在沁水县曲堤水轮泵站厂房内,厂房位于沁河干流中部的干流东岸,端氏镇曲堤村南,端氏、嘉峰两镇交界之处，2.1
5、.2 河流水系项目区内主要河流为沁河、端氏河、殷庄河和柿沟河。沁河属黄河的一级支流,发源于沁源县西北、二郎神沟内霍山脚下，源处海拔高程 1955m，总流域面积 12800 平方公里，流经沁水县境内 82 公里,曲堤泵站上游控制流域面积 6689平方公里。端氏河发源于柿庄镇秋峪岭西麓大麻地沟，上游为沁水县境内柿庄河和云首河，两河在固县乡境汇合后称端氏河,在端氏镇西门外 500m 处汇入沁河,总流域面积4782.6km2，主河道长 50.9km，平均纵坡 13.6%，总落差440m。2.1.3 水文气象项目区属东部季风区暖温带半湿润地区，大陆性气候显著，气候温和,四季分明，冬春季多风少雨雪，六至九
6、月份受印度洋低压和太平洋副热带高压控制，形成流域的多雨季节，为河川经济的主要来源，秋季大气层稳定，秋高气爽，秋雨多于春雨。据沁水气象局资料统计，多年平均气温 10.3，极端最高气温 37.8，极端最低气温-19.9，多年平均降水量 635.9mm，六至九月份降雨占全年降雨的 68%，平均日照时数为 2630 小时，无霜期 197 天，蒸发量由北向南逆增，约1700mm 左右。2.2 经济社会及农业生产状况2.2.1 社经情况本次规划项目区涉及沁水县端氏镇、加丰镇和必底乡两镇一乡,共涉及高庄、乌山沟、南岭、下马山、上马山、过风窑、黄鹿坡、霍家山、梁山、李庄、卧虎山、柿沟、窦庄、庙凹、郭北、郭南、
7、霍长凹、林圪堆、吉山、上家、刘庄、务头、马王庄、王山、煞沟、南凹、上坪、秦庄、殷庄等 29 个村，4639 户，13332 口人，12680 亩耕地，人均纯年收入在 5600 元左右，5项目区经济发达，交通便利，水土条件优越，发展小型农田水利灌溉项目条件得天独厚 。项目区是沁水县工农业发展较快地区之一，人民生活蒸蒸日上，是一个经济较发达区域。工业以煤为基，以煤兴业，多元发展，煤层气、煤化工、煤气电一体化等新兴产业迅猛发展。2.2.2 农业生产现状项目区农业以种植业为主，粮食作物主要有小麦、玉米、谷子、豆类等，经济作物主要有棉花、油菜等。在稳定提高粮食生产的前提下，突出发展畜牧、蚕桑、蔬菜、林果
8、四大支柱产业，走种养加、产供销、农工贸一体化的农业产业化发展道路，农村经济实力日益增强。2.3 项目区基本情况2.3.1 项目区原设计工程规模1967 年“沁水县 曲堤水轮水力发电管理处设计任务书”及规划布置方案获批,方案分为曲堤水轮泵站灌区和交口水库灌区两部分,总规划灌溉面积 31530 亩, 其中规划曲堤水轮泵站灌区灌溉面积为 12680 亩。由于历史原因,交口水库和水库下游的东、西两条干渠总长 12 公里至今未能如期建成,直接影响了水库下游 18850 亩的控制灌溉面积不能实施。本次规划只对曲堤水轮泵站灌溉项目区进行续建和更新改造。6该项目区所属曲堤水轮泵站是沁河梯级开发工程之一,和其上
9、游的槐庄电站共用一座拦河坝和引水渠道，尾水与下游梯级在建工程武安电站的渠首相连。本泵站是引、提、蓄、灌溉结合，集灌溉兼发电为一体的全国示范的一项县办水利骨干工程。曲堤水轮泵站拦河坝位于下朝王村的沁河干流上, 拦河大坝为浆砌石重力坝,坝长 190m，高 7.2m，大坝溢流面顶高程 576.7m。项目水源工程为,曲堤水轮泵站引水渠设计流量 14 m3/s,渠道总长 6.3km，其中自槐庄电站尾水至本站前池全长 4.9公里,槐庄电站尾水渠首正常水位 568.54m，梯形渠底宽1.6m，顶宽 10.5m，矩形渠宽 5.2m，净 高 3m，正常水位2.5m。曲堤水轮泵站前池长 51m，宽 14.1m，正
10、常水位565.40m;压力管长 43.5m，共 6 根，压力管内径 130cm。，本站发电机组设计为三台,单机容量 400 千瓦，总容量为 1200 千瓦装机,单机引水流量 2.9m3/s，设计水头 17.3m, 电站全年发电量可达到 750 万千瓦时，尾水正常水位547.60m，水轮机安装高程 550.80m。曲堤水轮泵站所承担用水灌区为沁水县唯一一处中型灌区。担负端氏、嘉峰两镇和必底乡共二十九个行政村的灌溉任务。该灌区当时设计上水机组两台, 水泵型号为 DK400-722 型，额定扬程 180m,单机年上水量 200 万 m3,设计灌溉面积为 1.2 万多亩,。灌区分为东山片和西山片两个灌
11、溉区。(一) 东山片灌区东山片灌区上水管道长 2150 米，其中隧洞 1 处，长 822米，桥 1 座,总长 25 米。上水管道内径 0.6 米，其中 1150 米为焊接钢管制作，1000 米为应力钢筋混凝土管，净扬程 168米。东山片灌区干渠为浆砌石输水渠道,断面为矩形,总长3.19 公里，包括输水隧洞三处总长 898 米，倒虹一处 544 米，控制灌溉面积 6950 亩。(二) 西山片灌区西山片灌区上水管道总长 2500 米，均为明管, 上水管道内径 0.3 米,焊接钢管制作,净扬程 169.6 米。西灌区干渠渠道长 3.9 公里，控制灌溉面积 5730 亩。干渠为浆砌石输水渠道,断面为矩
12、形,包括倒虹两处,分别为水泉沟倒虹和庙凹倒虹处。2.3.2 项目区现工程状况曲堤水轮泵站工程于 1968 年 2 月动工, 1971 年 5 月25 日第一次通水发电。1972 年 12 月 20 日正式投产运行，当时受资金和技术条件限制,工程完工后并没有达到设计的工8程规模。发电机组为三台,上水灌溉机组为一台。后又于 2008年水电站技术改造后续建一台发电机组,工程现状为四台发电机组, 一台上水灌溉机组，五台机组的单机容量仍安原设计装机。曲堤水轮泵灌区工程上水灌溉投产至今已有四十多年的历史，但是仍有遗留工程没有完成，主要遗留工程包括部分引水支渠和蓄水池没有修建,导致工程的覆盖灌溉面积只有 5
13、730 亩,远没有达到当时设计的 1.2 万多亩的控灌面积。并且由于输水渠道年久失修,浆砌石结构不同程度存在着渗漏、剥落现象,甚至部分区段坍塌报废, 致使现有的实际灌溉面积只有 4590 亩,剩下的 1140 亩灌溉面积需经维修后才能发挥效益,占已建工程覆盖灌溉面积 20%左右。2.4 项目建设的必要性（1）项目区属暖温带季风气候，春季干燥多风，十年九旱，汛期雨水集中，旱灾、洪灾相对突出，对农业危害最大。由于干旱，每年都有一部分农作物不能及时灌溉而减产。大力兴建农田水利工程能够兴利除弊，是有效抵御自然灾害的需要,是经济社会可持续发展的必然选择。（2）受全球气候变暖影响，近年来持续干旱少雨，灌溉
14、用水量增加，提取地下水量过大，地下水位下降，农业灌溉成本不断加大，这已成为困扰当地农业发展的主要因素。通过9工程措施的实施，可以充分、有效利用现有水资源是解决当地水资源分布不均匀的有效的措施，项目建设是缓解水资源“贫 乏 ”的需要。（3）通过灌溉项目的建设,不仅可以有效利用水资源，而且可以提高水的利用率、水份生产率和降低灌溉成本，使农作物达到适时适量灌溉，省工、省电、节地，可大幅度减轻劳动强度，提高农产品的产量和质量，可使农民有余力进行农业结构调整，选择多种种植模式，使优质、高产、高效农业的发展成为可能，项目建设是调整农业种植结构的需要。103 项目区水量供需平衡及水质分析3.1 灌溉设计标准
15、及设计基准年选择根据本次设计的要求，依据灌溉与排水工程设计规范（GB5028698）、 农 田低压管道输水灌 溉工程技术规范（GB/T202032006 ）、本项目区设计保证率确定为 75。项目设计基准年为 2012 年。3.2 项目区可供水量的计算项目区利用已有曲轮水轮泵站上游的拦河坝蓄水作为灌区水源,通过泵站加压分别送往东山片和西山片两个灌区。泵站现有上水机组一台,为七十年代老旧型号离心泵,扬程 200m,上水流量为 450m3/h，配套电 机额定功率为 400kW,年可供水量约为 200 万方左右。曲轮水轮泵站厂房上游有六根压力管道,直径为1300mm,现在使用的有五台机 组,四台 发电
16、,一台上水,本次规划利用剩余一根压力管道续建一台上水机组，原有上水机组也一并更换。两套上水机组均选用选用 MD550-50*4 型单级双吸离心泵，上水流量 550m3/h(0.1527 m3/s),扬程 200 米,分别供东片区和西片区灌溉用水。改造后两套上水机组共引用上水流流量约 0.31 m3/s,泵站引水渠道引水流量为 14 m3/s,除发电外满足灌溉用水。3.3 需水量计算113.3.1 灌溉制度的拟定项目区大都地处河谷腹地，土地较平整，水土条件优越，是沁水县主要产粮区。近年随着全县农村产业结构的调整，农业生产由过去的单一粮食种植向粮食、经济作物多品种种植方向发展，经济作物种植比例明显加大，主要有蔬菜、果树、苗木花卉、中药材等高产高效种植品种，并取得了显著成效。项目区作物种植比例拟定以优质小麦、豆类、蔬菜、苗木花卉等经济作物为主。本次设计只对续建灌溉区拟定灌溉制度,续建灌溉区作物种植比例见作物种植结构分配表(表3-1)。续建灌溉区作物种植结
