某生态水库可行性研究报告

某生态水库可行性研究报告

1综合说明

1.1绪言

西峡县位于河南省西南部，系豫、鄂、陕三省交汇处的“金三角”地带，是豫西南的重要门户。资源丰富，景色秀丽，森林覆盖率76.8％，是河南省资源大县和区域大县，被誉为“绿色王国”和“天然药库”。西峡县地处长江流域，丹江的两大支流老鹳河和淇河流经全县，具有丰富的水电资源，人均水资源量3200m3，是全省平均水平的6倍，水力资源可开发量8.5万千瓦，居全省县级第二位，是国务院确定的电气化试点县。

然而，据统计，2005年西峡水电发电量只占全县总用电量的23.3%，年缺电量达2.3万kw.h，所缺电量占全县用电量的76.7%，全部通过外购。随着国民经济的持续发展，电力需求必将大幅增长，如果现在不新建并投入一批小水电站，将难以满足后负荷发展的需要。

另外，根据西峡现状用水分析，西峡县城区现状年供水能力1250万m3，2010年规划水平年规划可供水量可达到4890万m3，2015年规划水平年规划可供水量可达到5390万m3。严重的供水不足也将成为城市发展的重要瓶颈。

按照西峡县的城市发展规划，西峡近几年要实现“经济强县、生态大县、旅游名县”的战略目标，然而对于县城而言，作为城市灵魂的水环境却与城市定位不甚协调，由于自然条件和人为因素的影响，河流的自然功能、社会服务功能退化严重，水系存在问题极大地损害了城市形象，与城市发展定位不相适应。在城市发展的过程中，如何通过水系的合理规划和

利用，修复、保护和改善城市生态系统，提高城市应对自然灾害的能力，使水系为城市经济发展提供支撑，也是西峡县水利工程治理的重要目标。

因此，必须通过工程的建设来从根本上改变西峡现状“守着电能没电用、枕着鹳河没水用，环山绕水不旅游”的面貌。龙湾湖水库的规划正是应以上几点需求而进行的，通过龙湾湖的实施，使小水电这一清洁可再生的绿色环保能源得以合理开发利用，提高了水资源的综合利用效益，促进了人水和谐相处。大坝的蓄水，保证了城市的供水需求，改善了城市生态、景观、文化、宜居条件，可以拉大城市框架，大幅度提升县城品位。同时，湖面形成的5km2的依山傍水带，亲水临路，交通便利，环境优美，可谓河南乃至整个中原少有的紧临城区的“仙山奇水”、“人间仙景”。

1.2水文

老鹳河流域位于河南省西南部，伏牛山北麓，介于东经111°01′～111°46′，北纬33°05′～33°48′之间，系丹江的一级支流。龙湾湖电站拦河坝以上流域面积3456km2，主河长254km，河道平均比降为0.52%。本区属北亚热带季风区大陆性气候，由于受北部天然屏障的阻挡，加之林木防护作用，年平均风速 2.1m/s。但是受地形影响，山谷风明显，年内90%以上的时间是白天刮东南风，夜间多西北风，年均无霜期为236天，平均相对湿度为69%。

老鹳河流域平均气温在42℃～-14.2℃，多年平均气温15.1℃，多年平均降水量约925mm，降水量在时间和空间上的分布很不均匀，一般是深山多于浅山、丘陵区，南坡多于北坡；降水量的63%集中于6～9月，其中7～8月占降雨量的40%，流域内光照充足，年均日照为2019小时，占可照时数的46%。

老鹳河流域的径流主要来源是降水。影响河川径流的主要因素是降水和蒸发。根据西峡站45年（1954～1998年）径流系列统计，多年平均流量27.9m3/s，多年平均径流深258mm，多年平均年径流量8.806亿m3，多年平均年径流模数为8.17L/（S.km2）。

径流的年内分配与降雨的年内分配基本一致，每年4月起径流随降雨的增大而增大，7、8两月水量最丰，9月份次丰，11月后由于降水量的减少，地下水补给的比重渐渐增大，径流逐渐以地下水补给为主，稳定退水至翌年3月。径流在年内的分配不均匀，丰水期（5～10月）多年平均流量为46m3/s，占年径流量的81%，其中7～9月占年径流的58.5%，枯水期（11～4月）多年平均流量为10.6m3/s，占年径流量的19%，最枯段（1～3月）三个月多年平均流量为7.1m3/s，只占年径流的 6.2%。径流在年际间的变化较大，最大年平均流量为93.8m3/s（1964年），最小年平均流量为8.0m3/s（1978年），分别为多年平均流量的3.4和0.3倍。年最小流量一般出现在1、2月份，多数出现于2月。

石门水库位于西峡水文站上游16km处，龙湾湖水库坝址位于西峡水文站下游7km处，坝址处均无实测水文资料，但在两坝址之间及上游有西峡和米坪水文站，米坪水文站从1956年5月开始有水文资料至今，西峡水文站字1954年元月开始有水文资料至今。两水文站的观测项目有水位、流量、输沙率等，观测次数、方法符合水文测验要求，资料精度较高，已整编成册，可用于工程规划设计。分区径流采用西峡径流系列通过水文比拟法推求，即按集水面积和径流深比计算。

经过对龙湾湖水库年径流系列及洪水系列（1954～1998）进行频率计算，确定出统计参数及设计值见表1.2-1。

表1.2-1 石门、龙湾湖水库年径流分析计算成果表

石门龙湾湖区间洪峰均值用西峡站洪峰均值按面积比的0.5次方计算，不同时段洪量均值按面积比计算，并考虑面积差异及暴雨时面深关系，用不同修正系数进行修正。

分区计算成果见表1.2-2。各频率洪水设计值见表1.2-3。

表1.2-2 龙湾湖坝址以上分区洪峰、洪量频率计算成果

表1.2-3 龙湾湖水库坝址以上分区各频率洪水设计值

1.3工程地质

工程区位于伏牛山南麓，属低山丘陵区，山体总体走向北西—南东，山体雄厚，山势陡竣，坡角多在40-60°，地势西高东低，海拔多在400m 以上，相对高差150-250m，最高点霄山，海拔960.4m。

该区属于长江流域汉水水系老鹳河中下游地段，发源于洛阳市栾川县冷水乡南泥湖村，经栾川县的冷水、三川、叫河、卢氏县的汤河、朱阳关等乡，于西峡县西北部的桑坪镇四道河西入西峡县境，经石界河、米坪、军马河、双龙、五里桥，到回车乡挡子岭村，在淅川县境内双河镇入丹江，鹳河全长254km，流域面积4219km2。鹳河在西峡县境内流长114.9km，河床宽50～350m，比降1/300～1/200。

沿途有河流或沟谷注入，500km2以上的河流有丁河、蛇尾河；200km2以上的有烟镇河、军马河、古庄河，在西峡县城附近，老鹳河左岸发育有一、二级阶地，阶地不连续亦不对称，零星分布于凸岸。

该区植被发育，草木茂盛，水土保持较好，不良地质现象主要为冲沟及小型

边坡坍塌和崩塌体，沟谷多呈“U”型，切割较深，未见较大规模的不良地质现象。

经过地质勘察，工程区地质结论如下：

⑴区域构造稳定性

龙湾湖水库区域地层由元古界秦岭群、陡岭群及侵入岩组成，构造较复杂，区域稳定性较好，库盆内地震极少，坝址区没有潜在的地震危险区。根据2001年国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》（1/400万），工程区处于地震基本烈度Ⅵ度和小于Ⅵ度区之交界部位，故确定基本烈度按Ⅵ度考虑，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。

从本区地壳结构、断裂规模及其活动性等因素综合分析，库坝区属于稳定区，构造稳定条件较好。

⑵库区环境工程地质问题

①渗漏：库区为低山丘陵及剥蚀垄岗区，地层岩性为角闪片岩及云母石英片岩、元古代晋宁期石英闪长岩及第四系中更新统粘土，岩体完整，裂隙较发育，但裂隙倾角大，延伸不远，第四系中更新统粘土属弱透水。两侧山体及垄岗雄厚，且无深切谷，故库区不存在库水渗漏问题。

②塌岸：库周无高岸坡，且岸坡平缓，仅局部库岸可能产生小规模塌岸，水库蓄水后，受库区形态控制，风浪较小，浪蚀作用不大，对岩体作用甚微；两岸垄岗粘土及两岸坡积裙零星地段库岸可能再造。总体来说，库岸基本处于稳定状态，不存在塌岸问题。

③淤积：库岸平缓，无大量坍塌物质入库，由于老鹳河上游有石门水库及老鹳河三级橡胶坝，且植被发育，固体迳流量来源少，因此库区淤积量不大。

④浸没：库周边地下水位，均高于库水位。根据库周边的地形、地貌、

地层结构、岩性以及水文地质条件，在水库蓄水后，库周农田、村镇不会产生浸没问题。

⑶坝址工程地质

坝长308.0m，坝轴线走向177°、河流走向74°。左坝肩山头与右岸相比稍单薄些，山体呈混园状，近东西走向，坡度较缓，自然坡度约40-55°。岩性为互层状的角闪片岩及云母石英片岩，强风化厚度 4.5m，岩石透水率23.50Lu，中等透水，弱风化岩石厚度15.5m，岩石透水率37.20-59.70Lu，中等透水，以下为微风化－新鲜岩石，岩石透水率4.37-8.46Lu，弱透水，因强风化及弱风化岩石属中等透水，因此左坝肩存在绕坝渗漏问题。

右坝肩山体走向近南北向，山体雄厚，山坡坡度75°-80°，岩性为角闪片岩，岩石呈弱－新鲜状态，弱风化厚度5.6m，岩石透水率16.53Lu，中等透水，微风化厚度10.9m，岩石透水率37.20-59.70Lu，中等透水，岩石透水率18.19-12.78Lu，中等透水，以下为新鲜岩石，岩石透水率3.75-8.43Lu，弱透水。因此右坝肩存在绕坝渗漏问题。

该坝肩上游发育有F2断层，但规模不大，断层角砾岩胶结尚好，对工程影响不大，断裂两侧岩石呈弱风化状态，完整性较好，因此坝肩的稳定性较好。

河槽段：宽205.0m，上部为第四系全新统砂卵石，厚 1.0-3.5m，渗透系数K=122.3m/d，为强透水，施工时应注意基坑排水，并保证边坡的稳定性；下部岩性为互层状的角闪片岩及云母石英片岩，其中桩号0+045～0+120段，上部分布有强风化的角闪片岩及云母石英片岩，厚度3.7～3.8m，岩石透水率13.81-17.71Lu，中等透水，其余部位为弱－新鲜的角闪片岩及云母石英片岩，弱风化厚度2.7-7.1m，岩石透水率12.65-45.20Lu，中等透水，微风化岩石厚 5.0-10.6m，岩石透水率10.32-15.85Lu，中等透

水，以下为新鲜岩石，岩石透水率 2.86-9.61Lu，弱透水，因此河槽段存在坝基渗漏问题。

由于该水库大坝为中坝，坝基强风化岩石应予以清除，弱风化及微风化岩石属中等透水，存在坝基渗漏及两坝肩绕渗问题，建议对坝基及两坝肩做帷幕灌浆处理。

⑷电站站址位于老鹳河右岸山坡上，压力管道及厂房位于弱风化岩石中，在基槽开挖中，应对两岸边坡进行削坡处理，施工边坡允许坡度值：强风化岩石采用1:0.75，弱风化岩石采用1:0.5。尾水直接泄入老鹳河，尾水渠底板岩性为弱风化的角闪片岩及云母石英片岩，裂隙不发育，岩石较完整，抗冲刷能力强，工程地质条件较好。

1.4工程任务与规模

龙湾湖水利水电枢纽位于西峡县境内的丹江支流老鹳河上，坝址在西峡县城以下10km处，老鹳河是西峡县最大的河流，也是河南省水利资源较丰富的河流之一，水能资源蕴藏量18.0万kw，可开发量为11.35万kw，其中西峡县境内理论蕴藏量9.0万kw，可开发量为6.3万kw，已开发2.0万kw。

老鹳河干流从西峡县城西侧经过，是西峡县主要水利资源。

上游开发的石门水库距县城14km，原规划任务有防洪、城市工业供水、发电及灌溉，目前主要是防洪和发电及城市供水，从下游发电尾水中有部分引水灌溉。

龙湾湖水库总库容为4560万m3，按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定龙湾湖水库为中型水库，枢纽工程为Ⅲ等工程，主要建筑物为3级建筑物，据此确定主坝、副坝、溢洪道、放水管为3级建筑物。

按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，主坝防洪标准为50年一遇设计，500年一遇校核，消能防冲设计防洪标准为30年一遇洪水设计，水库上游回水区河道防洪标准按20年一遇设计。本电站为小型水电

站，水电站厂房工程洪水标准：设计标准为20年一遇，校核标准为50年一遇。

根据确定的水库任务、功能，兴利和防洪调节计算结果，初拟龙湾湖水库的调度运用方式如下：

死水位：205m；

汛期限制水位：210m；

兴利水位：214m；

水位低于205m时，停止工业供水；

水位超过210m，溢洪道自由泄流。

50年设计、500年校核洪水位，汛期计算结果分别是215.39m、217.75m，非汛期计算结果分别为216.87m、218.33m。

1.5工程布置及建筑物

1.5.1浆砌石坝

本次设计浆砌石坝全长308m，分溢流坝段和非溢流坝段：其中溢流坝段位于主河槽，全长210m，顶宽14m，坝高26.1m（不含橡胶坝），坝顶高程210.00（不含橡胶坝），上游边坡为1：0.15，用C25混凝土防渗面板锚固，坝基础铺设C15混凝土垫层，平均厚1.0m，下游坡为溢流面，采用50cm厚C25钢筋混凝土锚固，坡面为WES曲线，消能型式为挑流消能，坝顶通过设置橡胶坝溢流过水，本次共设置四座橡胶坝，每座净宽50m，总过水宽度200m，橡胶坝高4m，坝顶高程214.00；非溢流坝段位于左右坝肩，其中左坝肩段长68m（坝顶布置橡胶坝管理房），右坝肩段长35m，坝顶高程均为218.30，上游侧设1.2m高混凝土防浪墙，墙顶高程219.80m，坝体上游侧结构型式同溢流坝段，下游侧边坡1：0.7。

在坝体内靠近上游侧距坝基7.5m高处平行于坝轴线布置一排灌浆排水廊道，钢筋混凝土结构，净尺寸2.5m×3.5m（宽×高），在廊道内对坝基进行帷幕灌浆，灌浆深度20m。另在距上游坡面2.5m处布置一排竖直排水管，为直径20cm

的无砂混凝土预埋管，间距3m，贯穿排水廊道并伸入坝基，在排水廊道底高程处布置一排水平排水管，将水排至坝下游，间距3m，底坡1/100。

发电洞和冲砂洞均位于左坝肩非溢流坝段，其中发电洞进口底高程为205.0m，直径1.8m，3根，钢筋混凝土结构，负责向下游电站引水；冲砂洞位于输水洞右侧3m处，进口底高程为203.0m，为直径2.5m的钢筋混凝土有压洞。

1.5.2橡胶坝

坝址处坝前高程209.8m。为防止河道泄洪期间推移质过坝对坝袋磨损及底板检修需要，将底板抬高0.2m，坝底板顶高程210.0m。坝长应与溢流坝泄流宽度相适应，坍坝时满足溢流坝设计行洪要求，单跨坝长满足坝袋制造、运输、安装、检修以及管理要求。结合泄洪要求及溢流坝长，拟定橡胶坝长200m，分为4跨，单跨50m。根据设计坡降以及橡胶坝回水长度要求，确定坝底板高程为210.0m，坝高4.0m，坝顶设计高程214.0m，在运行过程中，正常挡水位为214.0m。

橡胶坝的坝身结构形式及断面拟定，主要根据坝袋设计、坝体稳定及龙湾湖水库泄洪要求确定。橡胶坝坝袋采用双锚固线形式锚固，锚固槽设置为暗槽，锚固槽回填后与坝底板齐平，以减小坍坝时夹裹泥沙对坝袋的磨损。坝袋上下游及堵头均采用外锚固。

为了节约投资和方便交通，控制室布置在橡胶坝左岸，矩形结构，平面轴线间尺寸为4.2×7.8m。控制室采用普通用房，房内设阀门井，用来控制橡胶坝的充胀和排空坍落。

1.5.3县城防洪工程

工程蓄水后，回水会对县城产生一定影响，根据《防洪标准》（GB5021-94）和《堤防工程设计规范》（GB50286-98）的规定，结合《西峡县城市总体规划》，考虑西峡县城区总体规划要求，新建堤防一步到位，

避免重复建设。为此本阶段设计防洪工程属Ⅳ等工程，防洪标准20年一遇，主要建筑物为4级建筑物。由调洪演算得知县城防洪水位为216.32m，按1m超高进行控制，县城防洪堤按217.32m进行控制，按照防洪工程设计，此部分工程投资共计qqqqq万元，建议此部分工程及县城工程淹没范围内的移民拆迁一同列入西峡县旧城改造配套建设项目，此次可研设计工程总投资内不含此部分费用。

1.5.4龙湾湖景观工程

城区的景观设计以堤防为纽带，从工业大道桥下游开始延伸出一系列自然的、历史的、生态的、社会的以及文化的空间景点。本次景观设计主要是针对城区“旅游景观岸线”的要求，布置了“龙腾岛”、“仲景文化”、“恐龙蛋化石群景观带”、“蓝波湾”和“尖峰走廊”，以及5km长的亲水平台和绿色长廊等。5km长的亲水平台和绿色长廊贯穿这几个景点。

亲水平台的地砖拼图之一以红黑双螺旋体为母体。图案类似中国传统的太极图形，寓意深远。局部地段借鉴国外园林的处理手法，以几何构图为主，按韵律布置。给人以强烈的视觉感受。局部地方点缀小品、雕塑、花坛并设置供游人休息的石椅，种植高大乔木，并根据地貌特点在某些地方种植红树林带，达到稳固堤防和立体绿化的效果。为了体现人性化设计，强化一种公共财产意识，防止涂抹乱画的行为而专门设计了“涂鸭板”之类的公共艺术展台，给休闲的人们一个随意展现自我的空间。将人们的被动欣赏与主动参与意识结合起来。

绿色长廊是城市和自然的一个过渡区。在这里离不开我国的传统文化和造景手法，以自然构图为主，辅以人工设施，充分利用山石、水体、植物、动物以及天象景色，创造富于诗情画意的自然美。又以亭台楼阁、曲廊、水榭、拱桥、石舫等园林建筑人工设施，溶于自然景物之中，岗峦起

伏，溪流萦绕，长廊漫逥，曲径通幽，景观多变，有步移景异的效果。使人在游览中，心旷神怡，留连忘返。

与道路相邻的绿化带通过草地灌木和高大乔木在空间的布置，运用规则的布局形式进行设计，体现一定的节奏感和韵律感。反映在其观赏平面和立面上是以"图案"设计为主的，利用不同的植物进行不同的色彩搭配组成具有一定设计意义的图案，按照环境的比例关系布置其间，形成构图的中心。

边坡植被具有很强的护坡功能，它能够使堤坡免遭雨水的冲蚀而避免水土流失；从造景意义上来看，好象堤漂浮在绿色的植被之上，因此这一景观具有强烈的双重作用，同时具备一定的可塑性。对边坡的处理，充分利用现有的地形地貌，种植具有南国情调的植被，以达到一种自然的和谐。在城区无边坡段可对堤防和城市道路的高差而形成的垂直墙面进行艺术处理，刻上具有当地特色的浮雕或者绘上体现一定历史文化的画，表达出西峡的文化底蕴。

引入了中国传统高贵的“龙”图腾作为水岸设计的灵感源泉。龙--水的象征，整个构图设计为一只围绕城区腾空飞翔的巨龙，身后飘动着五色的云彩，在色彩和空间上具有极大的跳跃性。亲水台阶、中央喷泉和水帘把人的亲水性体现得淋漓尽致。西峡是中国药材基地，自古有医圣张仲景在此采药，设计以西峡药材文化为背景，再现采药的艰苦风情。西峡是伏牛山主峰的所在地，旅游资源十分丰富，尤其是恐龙蛋化石群，是河南旅游走向世界的引爆点，河南省已将西峡列为伏牛山旅游开发重点县。沿岸布置恐龙蛋化石雕塑，形成一道亮丽风景线。名字来源于英语“number one"。碧水蓝天，海洋沙滩，海鸥翱翔共同构筑了一个情趣盎然,生动活泼的景色空间。人有亲水性，在大自然面前，对着青澈的湖水，美丽的落霞，

人们离开了城市的喧哗，流露出她们最真实的情感。

由于景观投资可大可小，加之部分投资由相关职能部门负责，所以本次可研仅提出景观规划设计理念，景观项目投资估算暂列500万元。

1.5.5防汛自动化工程

龙湾湖水库常年处于高水位运行，本次设计在坝体廊道内设量水堰；在左右坝头各设有绕渗观测管，渗压的遥测仪器采用电阻式测计，量测仪器采用电容式量水堰渗流量仪。

本次建立无线遥控测报系统，实现雨水情测报自动化，保证雨水情信息的及时传递，配合自动化监测预报系统，重新设置专门的水位、水温和气温测点，采用电子码盘式水位计，用电阻温度计来量测气温和水温。

为提高龙湾湖水库管理运用水平，本次设计建立自动化监测预报系统，本系统由采集装置、通信网络、计算存储系统和监控管理软件等部分构成。采用集中式采集方式，布设于大坝各处的仪器通过电缆直接与采集装置相连，仪器通过采集装置转换为数字信号传到微机监控室进行存储管理。建立在CANbus基础上的局域网支持多介质、多结点、多主结的现场数据采集监测网。采用双绞线、光纤、无线等传输介质对分布在大范围、复杂地域的采集设备进行连接。其主要设施有：中心站服务器、坐标仪、静力水准仪、水位传感器等。

1.5.6其它工程

主坝建成后，需修建上坝道路，全长500m，路面净宽7m，路面采用沥青混凝土结构，下铺水泥稳定碎石厚20cm，三七灰土基础厚20cm，两侧设30cm宽C20混凝土路缘石，下游侧路缘石每隔20m设一排水孔，孔径φ100，外侧设路基排水沟，将路面积水排入路面排水沟，由路面排水

沟排入下游河道。

西峡县龙湾湖水电发展有限公司作为水库的管理单位，需新建计划办公用房800m2，生活及其它辅助用房1000 m2，总建筑面积1800 m2，管理所总占地6000 m2。

1.6机电、金结及采暖通风

1.6.1水力机械

本工程以发电为主，考虑机组在系统中调峰运行。

发电最低水位：208m，电站尾水位: 50年一遇洪水位：198.73m，20年一遇洪水位: 197.81m，设计尾水位:194.74m。

电站水头:最大毛水头:19.26m，最小毛水头:15.26m，设计毛水头:17.00m。

根据工程项目，选择水轮机型号ZDJP502-LH-160(+5°)，设计水头：16.2m，引用流量： 14.9m3/s，额定点效率： 90.6%，额定转速：300r/min，飞逸转速： 600 r/min，额定出力：2143kW，额定工况气蚀系数：0.48，允许吸出高度： -0.11m，水轮机安装高程： 194.24m。

发电机型号：SF2000-20P，额定容量：2000kVA，额定效率：93.5%，额定转速：300r/min，额定电压：6.3kV，额定频率：50Hz，额定功率因数：0.8，转动惯量：～26.5t·m2。

电站总装机容量为6000kw，机组三台单机容量2000kw机组，机组在额定水头发额定出力时甩全部负荷的情况下，导叶为直线关闭，有效关闭时间为5s，机组速率最大上升值为53.3%；在最大水头额定出力甩全部负荷的情况下，压力管道末端压力上升值为50.7%；尾水管最大真空度为5.04m。

主厂房吊运最重件为发电机转子，根据厂家资料，该件约重14t。本电站选用一台16t/3t桥式起重机。跨度：9.5m；起升高度：主钩12.0m，副钩14.5m。

电站水头范围为15.26～19.26 m。根据《水力发电厂水力机械辅助设备系