小中甸水利樞紐灌區工程管道供水可行性研究

鮑學松 ，格桑江初

淵1.云南省迪慶藏族自治州小中甸水庫管理局袁674499袁香格里拉曰2.小中甸水利樞紐工程開發投資有限責任公司袁674499袁香格里拉冤

一、灌區工程概況

小中甸水利樞紐為碩多崗河流域綜合治理開發的控制性工程，為“一庫七級”梯級開發的上游龍頭水庫，工程規模為Ⅱ等大（2）型水利樞紐，工程主要由主副壩（主壩最大壩高52.7 m)、壩后式電站（裝機容量18 MW）發電廠房、引水隧洞及壓力鋼管、升壓站、灌區供水等主要建筑物組成。灌區工程位于壩址下約4.5 km的碩多崗河兩岸階地上，共劃分為4個片區。壩下左岸由Ⅰ、Ⅱ級階地組成，Ⅱ級階地高程在3194～3230 m之間，為一號灌區；Ⅰ級階地在3 142～3 160 m之間，為二號灌區；壩下右岸亦由Ⅰ、Ⅱ級階地組成，其中Ⅰ級階地高程在 3 136～3 162 m 之間，為三（1）號灌區；Ⅱ級階地高程在3 163～3 212 m之間，為三（2）號灌區?？傄巹澒鄥^面積 16 120 畝（1 畝=1/15 hm2，下同）。

二、灌區原設計方案

灌區為典型的高原地區高山之間夾小塊平地的地形，田高水低，大部分人居住在這之間。灌區大多為牧場或耕地，部分為灌木叢。灌區地層為第四系含泥質砂卵礫石層夾粉質黏土；表層0.4～2.5 m為粉質黏土，局部為礫質黏土。灌區地表以下多分布有較厚的砂礫石層，透水性較強。樞紐上下游兩岸階地發育，階地一般寬1～2 km，最寬處達2.5 km。區內土壤類型以草甸土、亞高山草甸土為主，土壤肥沃，有機質含量豐富，普遍達4%～5%，土層深厚，土壤pH值約為6.5～7，土壤質地疏松，結構良好，適宜于青稞、馬鈴薯以及球根花卉的生長需要。

壩址下游左岸、小中甸鎮鎮政府及其下游一帶Ⅲ級階地臺面上規劃的灌區，高程為3 194～3 230 m。地層為第四系粉質黏土夾黏土質礫或含黏土礫；表層為0.8～2.5m的粉質黏土，局部為礫質黏土，具微～極微透水性，大多為牧場或耕地，部分為灌木叢。

壩址下游左岸Ⅰ級階地臺面上規劃的灌區，臺面高程3 142～3 160 m。地層為第四系砂卵礫石、黏土質礫或含黏土礫夾粉質黏土，具中等～強透水性；表層0.4～1.0 m為礫質黏土或砂質黏土，局部為砂壤土，具弱～微透水性，大多為耕地，局部為牧場。

壩址下游右岸Ⅰ級階地臺面上規劃的灌區，臺面高程3 136～3 162 m。地層為第四系砂卵礫石、黏土質礫或含黏土礫夾粉質黏土，具中等～強透水性；表層0.4～1.0 m為礫質黏土或砂質黏土，局部為砂壤土，具弱～微透水性，大部分為耕地，局部為牧場。

壩址下游右岸Ⅲ級階地臺面上規劃的灌區，臺面高程3 163～3 212 m。地層為第四系粉質黏土夾砂卵礫石、黏土質礫或含黏土礫；表層0.6～1.5 m為粉質黏土或砂質黏土，局部為礫質黏土，具弱～微透水性，大部分為牧場或耕地，局部為灌木叢。

灌區規劃設計水平年為2020年，灌溉設計保證率取P=80%。本階段規劃設計灌區的灌溉面積為16 120畝，灌溉引水流量1.42 m3/s，裝機提水流量0.88 m3/s，提水單站裝機功率0.028萬kW。

考慮到當地的土層結構、渠道過流量等因素，比較了梯形、矩形、U形渠道斷面形式，初步選定灌溉總干渠采用U形渠道斷面形式（成果見表1）。

表1 灌區明渠供水設計方案成果

三、灌區原設計方案存在的問題

設計方面：設計中未充分考慮灌區地勢平坦開闊，渠道沿線部分沖溝、沼澤地段的工程地質條件極差不適宜建窄深形渠道；通過對本地區已建的供水明渠建后運行調查發現，對于高海拔寒冷地區的季節性供水渠道，受冬季低溫、冰凍及凍融循環破壞的影響，使用壽命相對較短，后期維修資金投入大等特點，水工建筑物存在設計標準要求高、施工質量控制要求嚴等具體問題，灌區規劃設計中存在供水建筑物數量多（跨河、跨機耕道、跨溝輸水渡槽）、渠道工程設計施工難度增大，同時受冰凍、嚴寒等氣候條件制約，混凝土設計需考慮抗凍標號等實際情況，導致工程投資增加；結合高原壩區灌區農作物種植比例及實際用水情況，還存在部分灌區設計用水量偏大的問題。通過現場調查，目前由于地質原因，灌區耕地有2%～5%自然排水坡度，利于夏季排澇，沒有實際意義上的水田，耕地不能用明渠進行漫灌，而是旱季4—5月，在農作物播撒和經濟作物移栽時用人工灑水澆灌。

施工方面：供水明渠由于戰線長、斷面大，存在工程永久占地大、工程征占地協調難度大、施工期受當地氣候的限制、有效施工期較短等問題。

建后管理：由于灌區與牧區交叉重疊，加之整個灌區地處高寒壩區，夏季 （4—10月）為耕地，冬季（11月—次年3月）為牧場，供水明渠建成后對灌區內的大小牲畜出行帶來不便。高原地區的大小牲畜長期以來為散養狀態，春、夏季趕至高山牧場放養，冬季回到灌區放養，灌區內修建渠道后，牛、羊、豬等大小牲畜有可能跌落在渠道內，修建的明渠80%以上必須進行蓋板覆蓋，不然阻礙放牧通道，影響灌區群眾生產生活。如位于香格里拉市東南面約4.5 km的桑那水庫在新建南、北輸水干渠(矩形斷面1.5 m×1.8 m)后，經常發生牲畜跌落水渠后要求管理局賠償、村民強烈要求渠道沿線設置護欄等問題，給后期運行管理造成許多困難。明渠施工對灌區植被破壞面積較大，由于氣候嚴寒，生態、植被難以恢復。

四、灌區管道供水可行性方案

采用管道供水方案，灌區平面布置與渠道平面布置基本一致，通過初步計算，成果見表2。

表2 灌區管道供水設計方案成果

1.采用管道供水與明渠供水方案比較

增加主管2.9km，相應增加自流灌溉面積1012畝，其他灌區主干管平面布置基本與渠道一致，但是可靈活變線，管道沿線可不受地形及高程的限制，線路可將渠道方式引水的大部分沼澤地避讓開，管道多處通過沖溝、公路段不需要修建渡槽、涵洞及背水橋等。

將原設計提水泵站取消，在管道上增設管道增壓泵，縮減泵站裝機，節約運行成本；泵站提水的高差較小，裝機105 kW，比渠道方案減少795 kW，泵站的提水耗電量也相應減少，年提水動力費用為6.0萬元，比渠道方案減少提水動力費用18萬元。

管道施工不受氣溫影響，除雨雪天氣外，基本能進行施工。工程施工計劃工期為18個月，比渠道方案減少工期6個月。

管道供水為地埋式，克服高寒壩區的凍融破壞，小型的塌方、地面沉陷、山洪、泥石流等自然災害對管道破壞性較小，工程運行維護簡單，供水保障率高。

管道布置安裝對地形適應性高，工程永久占地12畝，比渠道方案減少190畝，運行管理方便，工程造價低，避免了人和牲畜發生危險，解決了農牧民的擔憂。

2.管道供水設計可行性方案

從主壩壩后預留生態基流管引水，增加主管道DN700 mm鋼管和球墨鑄鐵管，管道長度約2 900 m，設計引用流量0.45 m3/s，增加壩下游左岸灌溉面積1 000畝，主管開口接支管，設計引用流量0.01 m3/s；左干管1管埋設與原干渠路線基本一致，取水初步估算流量為0.22 m3/s，擬采用球墨鑄鐵管和PE管埋設，在合適的位置增設管道增壓泵，保證水庫在最低水位時能保證左干管2供水；左干管2通過水池分水后進行供水，走向與原干渠路線基本一致，右干管1初步估算取水流量為0.2 m3/s，擬采用球墨鑄鐵管和PE管埋設，在最枯季節可完全滿足自流灌溉，埋設位置與原設計線路進行適當調整，灌溉面積略有增加，在合適的位置增設管道增壓泵，保證水庫在最低水位時能保證右干管2供水；右干管2通過水池分水后進行供水，走向與原干渠路線基本一致，里程減少；通過優化右岸原泵站供水部分灌區，可采用支流池程河取水自流供水，覆蓋面積3 000畝，初步估算取水流量為0.01 m3/s，也能滿足灌區用水。

五、灌區管道供水必要性分析

小中甸水利樞紐灌區工程所在的碩多崗河流域，年降雨量分布不均，冬春連續干旱和春夏連續干旱現象時有發生，如1960年冬春連續干旱，秋季又遇插花旱，香格里拉縣農作物受災達3.18萬畝。小中甸水庫處于碩多崗河流域的小中甸盆地，樞紐上下游兩岸階地發育，土壤一般為草甸土，適于塊莖類作物生長。小中甸盆地周邊的農副產品、畜產品、蔬菜等主要供應迪慶州政府所在地和香格里拉市，具有地理位置和農牧業生產自然條件的優勢，但由于基本沒有灌溉設施，農作物抗旱能力很低，旱災對農業生產的影響很大，遇災即造成農作物大面積減產，農牧業基本上是靠天吃飯，不能形成較高的生產力。目前，農牧業生產面臨的主要問題是干旱缺水。

無小中甸水利樞紐灌區工程情況下，碩多崗河對應保證流量僅為4.1 m3/s，若考慮下游環境和其他用水需要，則實際可引用流量僅1.46 m3/s，不能滿足灌溉需要。小中甸水庫調節后電站調節流量保證率P=80%對應流量為9.3 m3/s，考慮下游環境和其他用水需要后，實際可引用流量為6.66 m3/s，可滿足灌溉要求。

小中甸水利樞紐灌區工程建成后，年均可提供灌溉用水量695萬m3，可發展灌溉面積1.85萬畝，其中灌溉旱地1.6萬畝，灌溉草場0.25萬畝；解決0.83萬人和4.15萬頭牲畜的用水問題，為農、林、牧業生產和人民生活水平及質量的提高創造了十分有利的條件。也符合國務院《關于支持青海等省藏區經濟社會發展的若干意見》中提出的加大扶貧開發力度，切實改善農牧區生產生活條件，增加農牧民收入。加快發展生態畜牧業和高原特色農業，特別是今后通過農業產業結構調整，水資源在設施農業中發揮越來越重要的作用。通過灌區建設，為將來發展節水灌溉設施農業打下堅實的基礎，促進小中甸群眾能與全州各族人民一起步入小康社會目標得以實現。

六、結 論

①通過管道供水后，灌區可實現以自流灌溉為主，提水灌溉、支流引水為輔的方式，供水管線布置較為靈活、方便，同時可在灌區合適位置布置相當容積的高位蓄水池，在水庫高水位時自流蓄滿，滿足灌區用水需求，可在一定程度上緩解發電用水與灌溉用水的矛盾。

②通過管道供水后，工程永久占地面積大大減少，減小征占地征用協調難度及補償費用，對生態環境影響減少。

③通過管道供水后左干管2與右干管2的管道增壓泵裝機容量大幅度減少，運行維護成本大大降低。

④通過管道供水后灌區內的大小牲畜出行不受任何影響。

⑤通過明渠改為管道后按同等價格進行投資分析比較，與原設計概算比較直接工程費用增加426萬元，但工程總投資減少約758萬元，投資效益更為顯著。

⑥通過管道供水建設，為將來進行節水灌溉設施農業打下堅實基礎。

綜合分析，灌區長期運行的經濟效益、社會效益、節能減排、環境效益等較好，管道供水方案是可行的。 ■