貴港市武思江水庫改造方案分析

雷丹妮

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

0 引言

武思江水庫灌區(qū)所在的貴港市港南區(qū)，是廣西重要的糧食和農(nóng)特商品生產(chǎn)基地。隨著貴港市經(jīng)濟不斷發(fā)展，重大基礎設施、工業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)化建設、民生工程等項目的用地需求量急劇加大，不可避免地占用耕地資源。武思江水庫灌區(qū)是貴港市境內(nèi)已建大型灌區(qū)，具備良好的水源灌溉條件。貴港市提出在灌區(qū)內(nèi)實施“旱改水”項目，以增加優(yōu)質(zhì)水田面積，實現(xiàn)占補耕地在數(shù)量和質(zhì)量兩方面上的平衡，進而保障地方糧食生產(chǎn)安全。但灌區(qū)骨干水源工程——武思江水庫存在長期無法正常運行等問題，導致灌區(qū)灌溉效益難以充分發(fā)揮，為了合理充分利用水資源，為地方糧食生產(chǎn)安全及提升耕地質(zhì)量創(chuàng)造有利條件，需要開展武思江水庫改造方案研究。

1 基本情況

1.1 武思江水庫基本情況

武思江水庫位于港南區(qū)木梓鎮(zhèn)新蓮村，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫。水庫工程于1957 年11 月動工興建，至1958 年5 月底基本建成投入運行。水庫控制集雨面積907.5 km2，總庫容11 383 萬m3，興利庫容2482 萬m3，多年平均徑流量8.7 億m3，為季調(diào)節(jié)水庫。水庫正常蓄水位89.325 m，100年一遇設計洪水位96.44 m，2000年一遇校核洪水位99.71 m。

水庫樞紐工程由主壩、一副壩、二副壩、漿砌石擋水壩、溢洪道、放水隧洞、放水涵管等建筑物組成。武思江水庫共有4座水電站：壩首一級電站、壩首二級電站、木梓電站、云垌電站，裝機8臺共7370 kW，歷史最大發(fā)電量3478萬kW·h。

2021 年11 月水庫開始除險加固施工，2022 年11月基本完工。

1.2 灌區(qū)基本情況

武思江水庫灌區(qū)范圍涉及貴港、玉林2 個地級市，港南區(qū)、桂平市、興業(yè)縣3 個區(qū)（市、縣）12 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)169 個行政村。據(jù)第三次全國國土調(diào)查成果，武思江灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)有耕地36.96 萬畝，果園4.68 萬畝。灌區(qū)設計灌溉面積30.68 萬畝。

灌區(qū)主要水源為武思江水庫（大型），其次是嶺蒙水庫（中型）、甘塘水庫（小1 型）、羅英塘水庫（小1型）、長明塘水庫（小1型）4座節(jié)瓜水庫及2處補水工程，分別為旺山壩引水工程及新興壩提水工程。

灌區(qū)現(xiàn)有總干渠1 條，較大的支渠共11 條，干支渠總長246.9 km。目前灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)改造骨干工程已基本完成，但支渠淤積問題較為突出，末級渠道配套建設也尚不完善，現(xiàn)狀有效灌溉面積29.93萬畝，現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)為0.522。

2 存在問題分析

（1）因水庫淹沒遺留問題影響，水庫現(xiàn)狀不能正常蓄水。武思江水庫設計正常蓄水位89.325 m，采用開敞式實用堰泄洪，堰寬90 m，堰頂高程為89.325 m。若水庫要蓄水至原設計正常蓄水位，在不采取降低水庫水位措施下（即按原設計正常蓄水位89.325 m 起調(diào)），根據(jù)武思江水庫現(xiàn)狀泄流能力復核，水庫20 年一遇洪水壩前最高水位達到94.22 m，5 年一遇洪水壩前最高水位達到92.40 m。而目前庫區(qū)內(nèi)居民點分布在90.3～95.91 m，大部分村莊處于2 年一遇～20 年一遇洪水淹沒影響范圍。2006年武思江發(fā)生較大洪水，該洪水頻率為高于10年一遇，小于20 年一遇，壩前最高水位93.86 m，沿岸村屯受淹較為嚴重。受水庫建設時淹沒處理技術標準不完善、移民政策不成熟等歷史原因影響，武思江水庫遺留了較大的移民搬遷問題，進而影響水庫正常蓄水。從水庫運行監(jiān)測數(shù)據(jù)看，汛期4～9月水庫平均水位在88 m左右，平時通過加大發(fā)電下泄水量，降低水位以減少淹沒。

（2）灌區(qū)內(nèi)秋冬旱問題日益突出。隨著地區(qū)冬菜、稻蝦養(yǎng)殖等新型農(nóng)業(yè)模式的推廣，灌區(qū)內(nèi)的秋冬作物用水較原設計大大增加。同時，高標準農(nóng)田建設以及“旱改水”項目實施，對灌區(qū)供水水源提出了更高要求。雖然目前灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)改造骨干工程已基本完成，但末級渠道配套建設尚不完善；并且受武思江水庫淹沒遺留問題影響，水庫現(xiàn)狀不能正常蓄水，灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積29.93萬畝，灌溉水利用系數(shù)0.522，灌溉保證率為80%，均達不到設計值。即使灌區(qū)通過節(jié)水改造，今后灌溉水利用系數(shù)達到設計值0.54，按設計灌溉面積30.68 萬畝及實施“旱改水”4.46萬畝用水需求測算，若武思江水庫仍維持現(xiàn)狀，那么灌區(qū)灌溉保證率僅為78%，仍達不到設計保證率85%。

（3）灌區(qū)內(nèi)農(nóng)村人飲亟需尋找新的水源。灌區(qū)內(nèi)新塘、東津、瓦塘、湛江4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)狀水源為郁江，橋圩鎮(zhèn)及橋圩工業(yè)園水源為黎村江，八塘、木梓、木格3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）水源為地下水；現(xiàn)狀非鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠供水的村屯大都為分散供水，水源大多為地下水。灌區(qū)村鎮(zhèn)人飲均未從灌區(qū)水源工程取水。為了更好地保護地質(zhì)環(huán)境，當?shù)赜媱澲鸩讲扇〉叵滤薏?、禁采措施，并開展集中連片供水，在此情況下，亟需尋找新的水源。

3 用水需求分析

武思江水庫灌區(qū)需水主要考慮農(nóng)業(yè)用水、農(nóng)村人飲。其中，農(nóng)村人飲結(jié)合貴港市港南區(qū)農(nóng)村飲水“十四五”總體規(guī)劃思路，考慮向距離武思江水庫較近的木梓鎮(zhèn)供水，逐步取代其現(xiàn)狀的地下水源。農(nóng)業(yè)擬定高、中、低3 個方案：①低方案采用武思江灌區(qū)原規(guī)劃設計成果，即設計灌溉面積30.68萬畝，其中水田灌溉面積22萬畝；②中方案維持武思江灌區(qū)設計灌溉面積30.68萬畝不變，同時結(jié)合《貴港市大藤峽、達開、武思江灌區(qū)水資源綜合利用實施方案》研究成果，新增“旱改水”面積4.46 萬畝，灌區(qū)內(nèi)水田灌溉面積提高至26.46 萬畝；③高方案則考慮將武思江灌區(qū)范圍內(nèi)的所有耕園地納入灌溉，設計灌溉面積提高至41.64 萬畝，水田灌溉面積至28.3 萬畝，較低方案新增灌溉面積11.12 萬畝，新增6.3 萬畝水田。高、中、低3個方案農(nóng)業(yè)需水見表1。

表1 灌區(qū)多年平均需水量測算 萬m3

4 改造方案分析

4.1 方案擬定

根據(jù)武思江水庫現(xiàn)狀泄流能力復核，水庫20年一遇洪水壩前最高水位達到94.22 m，5年一遇洪水壩前最高水位達到92.40 m；按《水利水電工程建設征地移民安置規(guī)劃設計規(guī)范》（SL290-2009），庫區(qū)周邊大量村莊及耕地需納入水庫淹沒處理任務，涉及到6000多人的搬遷安置以及2300畝耕地補償處理（已扣除原水庫淹沒區(qū)范圍的耕地，下同），處理資金將達11.97 億元。從水庫運行水位監(jiān)測數(shù)據(jù)看，水庫實際運行水位偏低，平時通過加大發(fā)電下泄水量。按現(xiàn)有泄流能力，若控制不淹沒耕地，庫水位需降至接近死水位起調(diào)，水庫供水影響較大，因此在不改造溢洪道情況下，水庫沒有挖潛空間。

本次改造考慮通過加大泄流能力，減少水庫淹沒，提升水庫供水能力。根據(jù)目前庫區(qū)居民點及耕地分布，經(jīng)初步分析，如果按不淹沒人口控制，水庫正常蓄水位宜維持原設計的89.325 m，不宜進一步抬高。在維持武思江水庫正常蓄水位不變情況下，通過加大泄流能力，恢復水庫正常蓄水功能，已可滿足灌區(qū)規(guī)劃水平年需水中方案要求。如果要滿足灌區(qū)用水高方案，則需要抬高正常蓄水位至93.570 m。根據(jù)上述情況及思路，擬定以下改造方案：

（1）方案1。正常蓄水位維持89.325 m ，考慮到武思江水庫除險加固工程已基本完成，盡量不觸動現(xiàn)有溢洪道，擬通過新增一條溢洪道，加大泄流能力，20 年一遇以及5 年一遇洪水均按89.325 m 起調(diào)，壩前最高水位均可降至89.33 m。新建溢洪道采用5×15 m（孔數(shù)×孔口凈寬）孔閘控式溢洪道，布置于現(xiàn)有溢洪道左岸的山體，溢流堰凈寬75 m，堰頂高程83.00 m。該方案可控制不淹沒人口，但仍涉及淹沒500畝耕地。

（2）方案2。為進一步控制不淹沒耕地，考慮在方案1的基礎上，結(jié)合水庫動態(tài)調(diào)度，即通過洪水預報，在預報來水大于5年一遇洪水時，通過新建溢洪道提前將庫水位降至86.69 m 起調(diào)，20 年一遇以及5年一遇洪水壩前最高水位可分別降至88.84 m、86.98 m，洪水過后再進行回蓄。本方案可不涉及淹沒人口和耕地，工程措施同方案1。

（3）方案3。為滿足灌區(qū)用水高方案，正常蓄水位抬高至93.570 m。因正常蓄水位抬高，本方案必須對現(xiàn)有溢洪道進行改造。若采取維持現(xiàn)有溢洪道堰頂高程及尺寸不變，采用另外新建一條溢洪道的方式，其投資遠大于對現(xiàn)有溢洪道擴寬改造方案的投資。因此本方案不再新建溢洪道，擬將現(xiàn)狀溢洪道堰頂高程降低至87.325 m，寬度改至75 m，改造成5孔閘控式溢洪道。

4.2 方案比選

從供水任務滿足程度、項目建設征地移民、工程投資等方面對武思江水庫改造方案進行比選（見表2）。

表2 改造方案比較

（1）供水任務滿足程度。①方案1，通過改造加大泄流能力，減少水庫淹沒，提升水庫供水能力，可滿足灌區(qū)設計灌溉30.68 萬畝農(nóng)田灌溉保證率85%要求，同時支持“旱改水”面積4.46 萬畝（即水田面積達到26.46萬畝），多年平均供水量較現(xiàn)狀增加2532萬m3；②方案2，結(jié)合動態(tài)調(diào)度，考慮武思江來水較豐富，加大泄流能力后在短時間內(nèi)可進行騰空及復蓄，認為供水效果與改造方案1相同；③方案3，通過水庫擴容，可將設計灌溉面積提高至41.64萬畝（其中水田28.3萬畝），新增灌溉面積10.96萬畝，多年平均供水量較現(xiàn)狀增加5771萬m3。

（2）項目建設征地移民安置補償情況。①方案1，正常蓄水位維持89.325 m，通過新增溢洪道加大泄流能力，不涉及淹沒人口，淹沒耕地0.05萬畝；②方案2，考慮在方案1 的基礎上，結(jié)合水庫動態(tài)調(diào)度，即通過洪水預報，提前通過新建溢洪道將庫水位降至86.69 m 運行，可不涉及庫區(qū)淹沒人口和耕地。③方案3，正常蓄水位抬高至93.570 m，淹沒人口及耕地較多。

（3）工程投資。各方案都不需要對大壩進行加高加固，方案1 和方案2 主體工程改造主要是新建溢洪道，新建溢洪道建設方案相同，主體工程改造投資為3.80億元。方案3主要對現(xiàn)有溢洪道進行改造，改造投資為1.50億元。各方案下泄流量對下游木梓鎮(zhèn)影響較小，通過河道疏浚清障方式進行防護，下游防護投資相同，均為0.36 萬元。方案1、方案2、方案3 的工程總投資分別為5.51 億、4.70 億和16.96 億元。方案1、方案2 多年平均較現(xiàn)狀增加供水量約2532萬m3，則新增單方水量投資分別為21.8元/m3、18.6 元/m3；方案3 多年平均較現(xiàn)狀增加供水量約5771萬m3，則新增單方水量投資為29.4元/m3。

綜合上述，考慮改造方案2 淹沒影響小，投資省，且能滿足規(guī)劃水平年供水任務，初步建議推薦方案2。

5 水庫運行方式初擬

武思江水庫改造后的工程任務以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧改善鄉(xiāng)村人飲用水、發(fā)電等。水庫興利調(diào)度服從防洪調(diào)度，興利調(diào)度優(yōu)先滿足順序為人飲供水、灌溉、發(fā)電。為控制水庫淹沒，在預報來水大于5 年一遇洪水時，需通過新建溢洪道提前將庫水位降至86.69 m 起調(diào)，洪水過后再進行回蓄。武思江水庫現(xiàn)有水情自動測報系統(tǒng)，結(jié)合上游水文部門管理大江口水文站，官垌、蘭門、六萬山、橫嶺、鎮(zhèn)東、埠頭、鐵南、湖村、龍泉等雨量站雨水情信息，可進行入庫洪水預報，為武思江水庫動態(tài)調(diào)度創(chuàng)造條件。

6 結(jié)語

本文通過分析總結(jié)武思江水庫及灌區(qū)現(xiàn)狀存在的主要問題，結(jié)合地方耕地提質(zhì)改造、糧食生產(chǎn)安全、農(nóng)村人飲等用水訴求，經(jīng)技術經(jīng)濟比選，初步確定了武思江水庫改造方案：擬通過新增一條溢洪道，加大水庫泄流能力，并結(jié)合水庫動態(tài)調(diào)度，控制水庫淹沒，提升水庫供水能力。改造后，武思江水庫可以為地方糧食生產(chǎn)安全及提升耕地質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。