小中甸水利樞紐灌區(qū)工程管道供水可行性研究

黃思嵐 王煜森 韓任遠(yuǎn)

摘 要：小中甸水利樞紐灌區(qū)工程在壩址下游碩多崗河左右兩岸I、Ⅱ級(jí)階地上。初步設(shè)計(jì)方案為在壩址下游河道修筑擋水堰，抬高水位，I級(jí)階地明渠自流引水，Ⅱ級(jí)階地泵站提水后布置明渠進(jìn)行供水。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并結(jié)合工程區(qū)的實(shí)際，從工程布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織、工程建后管理、工程投資及工程效益等方面綜合分析后，認(rèn)為應(yīng)合理利用建壩后抬高的水頭，將灌區(qū)明渠自流方案改為管道供水方案.并對(duì)方案的可行性進(jìn)行了分析論證，供業(yè)主和設(shè)計(jì)單位參考。

關(guān)鍵詞：小中甸水利樞紐；灌區(qū)工程；明渠；管道供水：可行性研究

一、灌區(qū)工程概況

小中甸水利樞紐為碩多崗河流域綜合治理開發(fā)的控制性工程，為“一庫七級(jí)”梯級(jí)開發(fā)的上游龍頭水庫，工程規(guī)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52.7m）、壩后式電站（裝機(jī)容量18MW）發(fā)電廠房、引水隧洞及壓力鋼管、升壓站、灌區(qū)供水等主要建筑物組成.灌區(qū)工程位于壩址下約4.5km的碩多崗河兩岸階地上.共劃分為4個(gè)片區(qū)。壩下左岸由I、Ⅱ級(jí)階地組成，Ⅱ級(jí)階地高程在3194～3230m之間.為一號(hào)灌區(qū)：I級(jí)階地在3142～3160m之間.為二號(hào)灌區(qū)：壩下右岸亦由I、Ⅱ級(jí)階地組成.其中I級(jí)階地高程在3136～3162m之間.為三（1）號(hào)灌區(qū)：Ⅱ級(jí)階地高程在3163～3212m之間，為三（2）號(hào)灌區(qū)?？傄?guī)劃灌區(qū)面積16120畝（1畝=1/15hm2，下同）。

二、灌區(qū)原設(shè)計(jì)方案

灌區(qū)為典型的高原地區(qū)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(qū)大多為牧場(chǎng)或耕地.部分為灌木叢。灌區(qū)地層為第四系含泥質(zhì)砂卵礫石層夾粉質(zhì)黏土：表層0.4～2.5m為粉質(zhì)黏土.局部為礫質(zhì)黏土。灌區(qū)地表以下多分布有較厚的砂礫石層.透水性較強(qiáng)。樞紐上下游兩岸階地發(fā)育.階地一般寬1～2km.最寬處達(dá)2.5km。區(qū)內(nèi)土壤類型以草甸土、亞高山草甸土為主，土壤肥沃.有機(jī)質(zhì)含量豐富.普遍達(dá)4%～5%，土層深厚，土壤pH值約為6.5～7，土壤質(zhì)地疏松.結(jié)構(gòu)良好.適宜于青稞、馬鈴薯以及球根花卉的生長(zhǎng)需要。壩址下游左岸、小中甸鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府及其下游一帶Ⅲ級(jí)階地臺(tái)面上規(guī)劃的灌區(qū).高程為3194～3230m。地層為第四系粉質(zhì)黏土夾黏土質(zhì)礫或含黏土礫：表層為0.8～2.5m的粉質(zhì)黏土.局部為礫質(zhì)黏土.具微～極微透水性.大多為牧場(chǎng)或耕地.部分為灌木叢。

壩址下游左岸I級(jí)階地臺(tái)面上規(guī)劃的灌區(qū).臺(tái)面高程3142～3160m。地層為第四系砂卵礫石、黏土質(zhì)礫或含黏土礫夾粉質(zhì)黏土.具中等～強(qiáng)透水性：表層0.4～1.0m為礫質(zhì)黏土或砂質(zhì)黏土.局部為砂壤土.具弱～微透水性.大多為耕地.局部為牧場(chǎng)。

壩址下游右岸I級(jí)階地臺(tái)面上規(guī)劃的灌區(qū).臺(tái)面高程3136～3162m。地層為第四系砂卵礫石、黏土質(zhì)礫或含黏土礫夾粉質(zhì)黏土.具中等～強(qiáng)透水性：表層0.4～1.0m為礫質(zhì)黏土或砂質(zhì)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(chǎng)。

壩址下游右岸Ⅲ級(jí)階地臺(tái)面上規(guī)劃的灌區(qū).臺(tái)面高程3163～3212m。地層為第四系粉質(zhì)黏土夾砂卵礫石、黏土質(zhì)礫或含黏土礫：表層0.6～1.5m為粉質(zhì)黏土或砂質(zhì)黏土.局部為礫質(zhì)黏土。具弱～微透水性.大部分為牧場(chǎng)或耕地.局部為灌木叢。

灌區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平年為2020年.灌溉設(shè)計(jì)保證率取P=80%.本階段規(guī)劃設(shè)計(jì)灌區(qū)的灌溉面積為16120畝.灌溉引水流量1.42m3/s.裝機(jī)提水流量0.88m3/s.提水單站裝機(jī)功率0.028萬kW。

三、灌區(qū)新設(shè)計(jì)方案

（1）將灌區(qū)明渠全部改為管道。為充分利用建壩后的水頭，灌區(qū)供水主管直接從壩后預(yù)留生態(tài)基流管取水（已在壩體預(yù)埋鋼管DN600mm，流量為1.42m3/s），降低灌區(qū)提水高度（主要為#1總干渠控制灌溉面積3900畝，#3-2總干渠控制灌溉面積2296畝），并將原設(shè)計(jì)提水泵站取消，在管道上增設(shè)管道增壓泵，縮減泵站裝機(jī)（#1總干管管道增壓泵電機(jī)功率60kW，#3-2總干管管道增壓泵電機(jī)功率44kW），裝機(jī)較渠道方案減少796kW，年提水動(dòng)力成本減少約14.4萬元，工程年運(yùn)行成本也相應(yīng)降低。

（2）根據(jù)長(zhǎng)期以來灌區(qū)居民的用水習(xí)慣、灌區(qū)土質(zhì)、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等情況，從節(jié)約利用水資源的角度出發(fā)，擬采用管道灌溉模式對(duì)灌區(qū)進(jìn)行全面規(guī)劃調(diào)整，經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)、復(fù)核后按節(jié)水灌溉方式（噴灌和滴灌）擬定灌區(qū)取水總量為1.02m3/s（與原明渠引水方案總引水流量減少0.4m3/s）。各灌區(qū)分片與原設(shè)計(jì)基本一致，控制灌溉面積略有調(diào)整。具體設(shè)計(jì)優(yōu)化方案如下：從主壩壩后預(yù)留生態(tài)基流管引水，增加主管道DN600mm鋼管，管道長(zhǎng)度約3200m，增加壩下游左岸灌溉面積1190畝，主管開口接支管，設(shè)計(jì)引用流量0.12m3/s；#1總干管埋設(shè)與原干渠路線基本一致，取水初步估算流量為0.22m3/s，擬采用PE管埋設(shè)，在合適的位置增設(shè)管道增壓泵，保證水庫在最低水位時(shí)能保證灌區(qū)用水；#2、#3-1總干管埋設(shè)與原干渠路線基本一致，#2干管初步估算取水流量為0.14m3/s，#3-1干管初步估算取水流量為0.26m3/s，擬采用PE管埋設(shè)，在最枯季節(jié)可完全滿足自流灌溉；#3-2總干管埋設(shè)位置與原設(shè)計(jì)線路進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，灌溉面積略有減少，#2干管初步估算取水流量為0.28m3/s，但在水庫高水位時(shí)可將設(shè)置在管道沿線的蓄水池蓄滿進(jìn)行供水，同時(shí)考慮在合適的位置增設(shè)管道增壓泵，保證水庫在最低水位時(shí)也能滿足灌區(qū)用水。

四、結(jié)束語

（1）明渠改為管道后灌區(qū)可實(shí)現(xiàn)以自流灌溉為主、提水灌溉為輔的方式，供水管線布置較為靈活、方便，輸水水量損失也大為降低，節(jié)水灌溉效益明顯。同時(shí)可在灌區(qū)合適位置布置相當(dāng)容積的高位蓄水池，在水庫高水位時(shí)自流蓄滿，滿足灌區(qū)用水需求，一定程度上可緩解發(fā)電用水與灌溉用水的矛盾，區(qū)域水資源利用更為充分。

（2）明渠改為管道后，工程永久占地面積大大減少，降低征占地征用協(xié)調(diào)難度及補(bǔ)償費(fèi)用，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響減弱。

（3）#1總干管與#3-1總干管的管道增壓泵裝機(jī)容量大幅降低，水工建筑物數(shù)量相應(yīng)減少，值守人員減少，建后管理及運(yùn)行維護(hù)成本大大降低。

（4）灌區(qū)內(nèi)的大小牲畜出行不受任何影響，建后日常管理難度降低。

（5）按同等價(jià)格進(jìn)行投資分析比較后，直接工程費(fèi)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。

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