一、工程概况
小中甸水利枢纽工程位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉县小中甸镇，为硕多岗河流域综合治理开发的控制性工程，是“一库七级”梯级开发的上游龙头水库，工程规模为二等大（2）型水利枢纽工程，工程主要由主副坝（主坝最大坝高52.7m)、坝后式电站（装机容量18MW）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。水库总库容1.548亿m3；调节库容1.273亿m3，防洪库容0.193亿m3。小中甸水利枢纽工程开发任务以发电、保护生态环境为主，结合防洪、灌溉和饮水安全等综合利用，同时小中甸水利枢纽对下游各梯级电站有着不可替代的、显著的调节补偿效益，可以提高下游已建成的吉沙、螺丝湾和冲江河电站保证出力15.1MW，年增加发电量1700万kWh；下游7个梯级电站全部建成后可增加全梯级保证出力约58MW，年增加发电量9000万kWh。枢纽对改善下游各梯级电站丰、枯出力变化效益显著，并可大大提高供电可靠性和供电质量。
二、灌区原设计方案
1.灌区概况
灌区位于坝址下约4.5km的硕多岗河两岸阶地，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3194～3230m之间，为一号灌区；Ⅰ级阶地在3142～3160m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3136～3162m之间，为三（1）号灌区；Ⅱ级阶地高程在3163～3212m之间，为三（2）号灌区。总规划灌区面积16120亩（15亩=1hm2，下同）。灌区为典型的高原高寒地区，高山之间夹小块平地的地形，田高水低。灌区大多为牧场或耕地，部分为灌木丛。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1～2km，最宽处达2.5km。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，适宜青稞、马铃薯以及球根花卉的生长。灌区规划设计水平年确定为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16120亩，灌溉引水流量1.42m3/s，装机提水流量0.88m3/s，提水单站装机功率280kW。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）。
2.灌区原设计方案分析
（1）原#1总干渠在水库坝下游河道左岸取水，取水高程约3161m，灌区控制高程在3165～3122m（由于灌区高程高于取水高程，需完全采用泵站提水后才能实现灌区灌溉，泵站设计提水扬程61m，电机功率450kW；#1总干渠控制灌溉面积3900亩，设计输水流量0.25m3/s，总干渠全长7537m。（2）原#2、#3-1总干渠在水库坝下游河道建坝取水，取水点高程约3158m，灌区控制高程在3165m以下河道左右岸的农田及草场，#2总干渠控制灌溉面积2346亩；总干渠全长5240m，设计输水流量0.31m3/s；#3-1总干渠控制灌溉面积4133亩，设计输水流量0.41m3/s，总干渠全长7020m.（3）原#3-2总干渠在在水库坝下游河道右岸取水，取水高程约3171m，灌区控制高程在3165～3218m，同样存在由于灌区高程高于取水高程，需完全采用泵站提水后才能实现灌区灌溉；泵站设计提水扬程56m，电机功率450kW；总干渠控制灌溉面积5741亩，设计输水流量0.45m3/s，总干渠全长7537m，沿右岸傍山布置，冲沟发育，沿途经过多座深山。现场调查发现，整个灌区设计总面积为1.612万亩，采用漫灌形式灌溉，灌区高差达84m（最高为3222m，最低为3138m），明渠总长度达25397m。由于左右岸灌区均存在地质、地形条件较为复杂、冲沟发育等实际情况，采用明渠供水设计方案存在以下问题：①设计方面：设计中未充分考虑结合建坝后抬高水位来减少一部分泵站提水扬程进行供水灌溉的问题，而是在坝下游约4.5km处原河道中分别建泵站、建坝进行灌区供水设计，未充分利用水头；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，存在使用寿命相对较短、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）、渠道工程设计及施工难度增大等问题，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，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情况，通过现场调查，目前由于地质及地形原因，灌区耕地都有2%～5%自然排水坡度，利于夏季排涝，没有实际意义上水田，渠道利用率低，耕地不能用明渠进行漫灌，而是在旱季4—5月在农作物播撒和经济作物移栽时用人工洒水浇灌。②施工方面：供水明渠由于占线长、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、施工期较短等问题。③建后管理：由于#1总干渠及原#3-2总干渠存在泵站提水灌溉情况，灌溉成本大大增加，渠道工程维修费用大；渠系建筑物较多(包括两岸取水坝、抽水泵站、输水渡槽、倒虹吸及分水、节制、退水等闸室)且位置分散，抽水泵站需要管理人员长期值守，管理难度增加；加之整个灌区地处高寒坝区，夏季（4—10月）为耕地，冬季（11月至次年3月）为牧场，供水明渠建成后对灌区内牲畜出行带来不便，影响灌区群众生产生活；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。
3.灌区新设计方案
（1）将灌区明渠全部改为管道。为充分利用建坝后的水头，灌区供水主管直接从坝后预留生态基流管取水（已在坝体预埋钢管DN600mm，流量为1.42m3/s）,降低灌区提水高度（主要为#1总干渠控制灌溉面积3900亩，#3-2总干渠控制灌溉面积2296亩），并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（#1总干管管道增压泵电机功率60kW，#3-2总干管管道增压泵电机功率44kW），装机较渠道方案减少796kW，年提水动力成本减少约14.4万元，工程年运行成本也相应降低。（2）根据长期以来灌区居民的用水习惯、灌区土质、种植结构调整等情况，从节约利用水资源的角度出发，拟采用管道灌溉模式对灌区进行全面规划调整，经初步统计、复核后按节水灌溉方式（喷灌和滴灌）拟定灌区取水总量为1.02m3/s（与原明渠引水方案总引水流量减少0.4m3/s）。各灌区分片与原设计基本一致，控制灌溉面积略有调整。具体设计优化方案如下：从主坝坝后预留生态基流管引水，增加主管道DN600mm钢管，管道长度约3200m，增加坝下游左岸灌溉面积1190亩，主管开口接支管，设计引用流量0.12m3/s；#1总干管埋设与原干渠路线基本一致，取水初步估算流量为0.22m3/s，拟采用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灌区用水；#2、#3-1总干管埋设与原干渠路线基本一致，#2干管初步估算取水流量为0.14m3/s，#3-1干管初步估算取水流量为0.26m3/s，拟采用PE管埋设，在最枯季节可完全满足自流灌溉；#3-2总干管埋设位置与原设计线路进行适当调整，灌溉面积略有减少，#2干管初步估算取水流量为0.28m3/s，但在水库高水位时可将设置在管道沿线的蓄水池蓄满进行供水，同时考虑在合适的位置增设管道增压泵，保证水库在最低水位时也能满足灌区用水。
三、结语
（1）明渠改为管道后灌区可实现以自流灌溉为主、提水灌溉为辅的方式，供水管线布置较为灵活、方便，输水水量损失也大为降低，节水灌溉效益明显。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，一定程度上可缓解发电用水与灌溉用水的矛盾，区域水资源利用更为充分。（2）明渠改为管道后，工程永久占地面积大大减少，降低征占地征用协调难度及补偿费用，对生态环境影响减弱。（3）#1总干管与#3-1总干管的管道增压泵装机容量大幅降低，水工建筑物数量相应减少，值守人员减少，建后管理及运行维护成本大大降低。（4）灌区内的大小牲畜出行不受任何影响，建后日常管理难度降低。（5）按同等价格进行投资分析比较后，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。’
作者：李中校 单位：云南省迪庆藏族自治州水务局水利工程建设管理站
