小中甸水利枢纽灌区工程管道供水可行性研究

鲍学松 ，格桑江初

渊1.云南省迪庆藏族自治州小中甸水库管理局袁674499袁香格里拉曰2.小中甸水利枢纽工程开发投资有限责任公司袁674499袁香格里拉冤

一、灌区工程概况

小中甸水利枢纽为硕多岗河流域综合治理开发的控制性工程，为“一库七级”梯级开发的上游龙头水库，工程规模为Ⅱ等大（2）型水利枢纽，工程主要由主副坝（主坝最大坝高52.7 m)、坝后式电站（装机容量18 MW）发电厂房、引水隧洞及压力钢管、升压站、灌区供水等主要建筑物组成。灌区工程位于坝址下约4.5 km的硕多岗河两岸阶地上，共划分为4个片区。坝下左岸由Ⅰ、Ⅱ级阶地组成，Ⅱ级阶地高程在3194～3230 m之间，为一号灌区；Ⅰ级阶地在3 142～3 160 m之间，为二号灌区；坝下右岸亦由Ⅰ、Ⅱ级阶地组成，其中Ⅰ级阶地高程在 3 136～3 162 m 之间，为三（1）号灌区；Ⅱ级阶地高程在3 163～3 212 m之间，为三（2）号灌区。总规划灌区面积 16 120 亩（1 亩=1/15 hm2，下同）。

二、灌区原设计方案

灌区为典型的高原地区高山之间夹小块平地的地形，田高水低，大部分人居住在这之间。灌区大多为牧场或耕地，部分为灌木丛。灌区地层为第四系含泥质砂卵砾石层夹粉质黏土；表层0.4～2.5 m为粉质黏土，局部为砾质黏土。灌区地表以下多分布有较厚的砂砾石层，透水性较强。枢纽上下游两岸阶地发育，阶地一般宽1～2 km，最宽处达2.5 km。区内土壤类型以草甸土、亚高山草甸土为主，土壤肥沃，有机质含量丰富，普遍达4%～5%，土层深厚，土壤pH值约为6.5～7，土壤质地疏松，结构良好，适宜于青稞、马铃薯以及球根花卉的生长需要。

坝址下游左岸、小中甸镇镇政府及其下游一带Ⅲ级阶地台面上规划的灌区，高程为3 194～3 230 m。地层为第四系粉质黏土夹黏土质砾或含黏土砾；表层为0.8～2.5m的粉质黏土，局部为砾质黏土，具微～极微透水性，大多为牧场或耕地，部分为灌木丛。

坝址下游左岸Ⅰ级阶地台面上规划的灌区，台面高程3 142～3 160 m。地层为第四系砂卵砾石、黏土质砾或含黏土砾夹粉质黏土，具中等～强透水性；表层0.4～1.0 m为砾质黏土或砂质黏土，局部为砂壤土，具弱～微透水性，大多为耕地，局部为牧场。

坝址下游右岸Ⅰ级阶地台面上规划的灌区，台面高程3 136～3 162 m。地层为第四系砂卵砾石、黏土质砾或含黏土砾夹粉质黏土，具中等～强透水性；表层0.4～1.0 m为砾质黏土或砂质黏土，局部为砂壤土，具弱～微透水性，大部分为耕地，局部为牧场。

坝址下游右岸Ⅲ级阶地台面上规划的灌区，台面高程3 163～3 212 m。地层为第四系粉质黏土夹砂卵砾石、黏土质砾或含黏土砾；表层0.6～1.5 m为粉质黏土或砂质黏土，局部为砾质黏土，具弱～微透水性，大部分为牧场或耕地，局部为灌木丛。

灌区规划设计水平年为2020年，灌溉设计保证率取P=80%。本阶段规划设计灌区的灌溉面积为16 120亩，灌溉引水流量1.42 m3/s，装机提水流量0.88 m3/s，提水单站装机功率0.028万kW。

考虑到当地的土层结构、渠道过流量等因素，比较了梯形、矩形、U形渠道断面形式，初步选定灌溉总干渠采用U形渠道断面形式（成果见表1）。

表1 灌区明渠供水设计方案成果

三、灌区原设计方案存在的问题

设计方面：设计中未充分考虑灌区地势平坦开阔，渠道沿线部分冲沟、沼泽地段的工程地质条件极差不适宜建窄深形渠道；通过对本地区已建的供水明渠建后运行调查发现，对于高海拔寒冷地区的季节性供水渠道，受冬季低温、冰冻及冻融循环破坏的影响，使用寿命相对较短，后期维修资金投入大等特点，水工建筑物存在设计标准要求高、施工质量控制要求严等具体问题，灌区规划设计中存在供水建筑物数量多（跨河、跨机耕道、跨沟输水渡槽）、渠道工程设计施工难度增大，同时受冰冻、严寒等气候条件制约，混凝土设计需考虑抗冻标号等实际情况，导致工程投资增加；结合高原坝区灌区农作物种植比例及实际用水情况，还存在部分灌区设计用水量偏大的问题。通过现场调查，目前由于地质原因，灌区耕地有2%～5%自然排水坡度，利于夏季排涝，没有实际意义上的水田，耕地不能用明渠进行漫灌，而是旱季4—5月，在农作物播撒和经济作物移栽时用人工洒水浇灌。

施工方面：供水明渠由于战线长、断面大，存在工程永久占地大、工程征占地协调难度大、施工期受当地气候的限制、有效施工期较短等问题。

建后管理：由于灌区与牧区交叉重叠，加之整个灌区地处高寒坝区，夏季 （4—10月）为耕地，冬季（11月—次年3月）为牧场，供水明渠建成后对灌区内的大小牲畜出行带来不便。高原地区的大小牲畜长期以来为散养状态，春、夏季赶至高山牧场放养，冬季回到灌区放养，灌区内修建渠道后，牛、羊、猪等大小牲畜有可能跌落在渠道内，修建的明渠80%以上必须进行盖板覆盖，不然阻碍放牧通道，影响灌区群众生产生活。如位于香格里拉市东南面约4.5 km的桑那水库在新建南、北输水干渠(矩形断面1.5 m×1.8 m)后，经常发生牲畜跌落水渠后要求管理局赔偿、村民强烈要求渠道沿线设置护栏等问题，给后期运行管理造成许多困难。明渠施工对灌区植被破坏面积较大，由于气候严寒，生态、植被难以恢复。

四、灌区管道供水可行性方案

采用管道供水方案，灌区平面布置与渠道平面布置基本一致，通过初步计算，成果见表2。

表2 灌区管道供水设计方案成果

1.采用管道供水与明渠供水方案比较

增加主管2.9km，相应增加自流灌溉面积1012亩，其他灌区主干管平面布置基本与渠道一致，但是可灵活变线，管道沿线可不受地形及高程的限制，线路可将渠道方式引水的大部分沼泽地避让开，管道多处通过冲沟、公路段不需要修建渡槽、涵洞及背水桥等。

将原设计提水泵站取消，在管道上增设管道增压泵，缩减泵站装机，节约运行成本；泵站提水的高差较小，装机105 kW，比渠道方案减少795 kW，泵站的提水耗电量也相应减少，年提水动力费用为6.0万元，比渠道方案减少提水动力费用18万元。

管道施工不受气温影响，除雨雪天气外，基本能进行施工。工程施工计划工期为18个月，比渠道方案减少工期6个月。

管道供水为地埋式，克服高寒坝区的冻融破坏，小型的塌方、地面沉陷、山洪、泥石流等自然灾害对管道破坏性较小，工程运行维护简单，供水保障率高。

管道布置安装对地形适应性高，工程永久占地12亩，比渠道方案减少190亩，运行管理方便，工程造价低，避免了人和牲畜发生危险，解决了农牧民的担忧。

2.管道供水设计可行性方案

从主坝坝后预留生态基流管引水，增加主管道DN700 mm钢管和球墨铸铁管，管道长度约2 900 m，设计引用流量0.45 m3/s，增加坝下游左岸灌溉面积1 000亩，主管开口接支管，设计引用流量0.01 m3/s；左干管1管埋设与原干渠路线基本一致，取水初步估算流量为0.22 m3/s，拟采用球墨铸铁管和PE管埋设，在合适的位置增设管道增压泵，保证水库在最低水位时能保证左干管2供水；左干管2通过水池分水后进行供水，走向与原干渠路线基本一致，右干管1初步估算取水流量为0.2 m3/s，拟采用球墨铸铁管和PE管埋设，在最枯季节可完全满足自流灌溉，埋设位置与原设计线路进行适当调整，灌溉面积略有增加，在合适的位置增设管道增压泵，保证水库在最低水位时能保证右干管2供水；右干管2通过水池分水后进行供水，走向与原干渠路线基本一致，里程减少；通过优化右岸原泵站供水部分灌区，可采用支流池程河取水自流供水，覆盖面积3 000亩，初步估算取水流量为0.01 m3/s，也能满足灌区用水。

五、灌区管道供水必要性分析

小中甸水利枢纽灌区工程所在的硕多岗河流域，年降雨量分布不均，冬春连续干旱和春夏连续干旱现象时有发生，如1960年冬春连续干旱，秋季又遇插花旱，香格里拉县农作物受灾达3.18万亩。小中甸水库处于硕多岗河流域的小中甸盆地，枢纽上下游两岸阶地发育，土壤一般为草甸土，适于块茎类作物生长。小中甸盆地周边的农副产品、畜产品、蔬菜等主要供应迪庆州政府所在地和香格里拉市，具有地理位置和农牧业生产自然条件的优势，但由于基本没有灌溉设施，农作物抗旱能力很低，旱灾对农业生产的影响很大，遇灾即造成农作物大面积减产，农牧业基本上是靠天吃饭，不能形成较高的生产力。目前，农牧业生产面临的主要问题是干旱缺水。

无小中甸水利枢纽灌区工程情况下，硕多岗河对应保证流量仅为4.1 m3/s，若考虑下游环境和其他用水需要，则实际可引用流量仅1.46 m3/s，不能满足灌溉需要。小中甸水库调节后电站调节流量保证率P=80%对应流量为9.3 m3/s，考虑下游环境和其他用水需要后，实际可引用流量为6.66 m3/s，可满足灌溉要求。

小中甸水利枢纽灌区工程建成后，年均可提供灌溉用水量695万m3，可发展灌溉面积1.85万亩，其中灌溉旱地1.6万亩，灌溉草场0.25万亩；解决0.83万人和4.15万头牲畜的用水问题，为农、林、牧业生产和人民生活水平及质量的提高创造了十分有利的条件。也符合国务院《关于支持青海等省藏区经济社会发展的若干意见》中提出的加大扶贫开发力度，切实改善农牧区生产生活条件，增加农牧民收入。加快发展生态畜牧业和高原特色农业，特别是今后通过农业产业结构调整，水资源在设施农业中发挥越来越重要的作用。通过灌区建设，为将来发展节水灌溉设施农业打下坚实的基础，促进小中甸群众能与全州各族人民一起步入小康社会目标得以实现。

六、结 论

①通过管道供水后，灌区可实现以自流灌溉为主，提水灌溉、支流引水为辅的方式，供水管线布置较为灵活、方便，同时可在灌区合适位置布置相当容积的高位蓄水池，在水库高水位时自流蓄满，满足灌区用水需求，可在一定程度上缓解发电用水与灌溉用水的矛盾。

②通过管道供水后，工程永久占地面积大大减少，减小征占地征用协调难度及补偿费用，对生态环境影响减少。

③通过管道供水后左干管2与右干管2的管道增压泵装机容量大幅度减少，运行维护成本大大降低。

④通过管道供水后灌区内的大小牲畜出行不受任何影响。

⑤通过明渠改为管道后按同等价格进行投资分析比较，与原设计概算比较直接工程费用增加426万元，但工程总投资减少约758万元，投资效益更为显著。

⑥通过管道供水建设，为将来进行节水灌溉设施农业打下坚实基础。

综合分析，灌区长期运行的经济效益、社会效益、节能减排、环境效益等较好，管道供水方案是可行的。 ■