1.我國(guó)灌溉排水泵站的發(fā)展
1.1 發(fā)展歷程
我國(guó)灌溉排水泵站的發(fā)展,概括起來(lái)大致經(jīng)歷了以下六個(gè)階段:
(1)起步階段
新中國(guó)建立初期的三年國(guó)民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)期和第一個(gè)五年計(jì)劃(1953~1957年)時(shí)期為灌溉排水泵站發(fā)展的起步階段。該階段的工作重點(diǎn)是推廣改良人力、畜力水車。其中,東部經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的部分省、市通過(guò)學(xué)習(xí)借鑒原蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn),在國(guó)內(nèi)率先建成了一批中小型泵站。這些泵站大多帶有試點(diǎn)性質(zhì),所配套的動(dòng)力多采用鍋駝機(jī)、煤汽機(jī)或柴油機(jī),采用電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的只占總數(shù)的1/6~1/5。到本階段末,全國(guó)機(jī)電灌溉排水工程動(dòng)力保有量達(dá)到40萬(wàn)kW。
(2)穩(wěn)步發(fā)展階段
第二個(gè)五年計(jì)劃(1958~1962年)和隨之而來(lái)的三年國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整時(shí)期為灌溉排水泵站的穩(wěn)步發(fā)展階段。該階段人民公社化、農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和農(nóng)機(jī)工業(yè)的興起,為灌溉排水泵站的快速發(fā)展提供了有利條件。該階段不但在全國(guó)范圍內(nèi)興建了一大批中、小型機(jī)電灌溉排水泵站,而且在1963年我國(guó)建成第一座大型灌溉排水泵站——江都一站后,長(zhǎng)江中下游的江蘇、湖北、湖南和黃河上中游的山西、陜西等省陸續(xù)興建了一批大型泵站;在福建、湖南、四川等水力
資源豐富的地區(qū)興建了一批我國(guó)特有的水輪泵站,引起了國(guó)際同行的廣泛關(guān)注。到該階段末,全國(guó)灌溉排水泵站動(dòng)力保有量約200多萬(wàn)kW,技術(shù)落后、使用不便的鍋駝機(jī)、煤汽機(jī)逐步從泵站中淘汰,代表先進(jìn)技術(shù)的電力灌溉排水泵站逐步發(fā)展到占總保有量的一半左右,但是,由于設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范,資金、設(shè)備、技術(shù)支持得不到保障,給以后的管理工作帶來(lái)了很多麻煩。
(3)快速發(fā)展階段
十年文化大革命(1966~1976年)以及隨后的兩年為灌溉排水泵站的快速發(fā)展階段。該階段在“農(nóng)業(yè)上綱要”等口號(hào)的號(hào)召下,全國(guó)興起了大修水利的熱潮,一大批大中型灌溉排水泵站相繼建成并投入使用。到該階段末,全國(guó)灌溉排水泵站數(shù)量達(dá)41萬(wàn)處,動(dòng)力保有量達(dá)1500萬(wàn) kW,其中電力灌溉排水泵站約占80%左右。這一階段的特點(diǎn)是泵站工程建設(shè)速度快、規(guī)模大,但是,這些工程因?yàn)樵O(shè)備選型不配套、施工質(zhì)量不可靠,建設(shè)之初就形成了“先天不足”,重建輕管又引起“后天失調(diào)”,導(dǎo)致工程整體效益長(zhǎng)期得不到有效發(fā)揮。
(4)調(diào)整整頓階段
黨的十一屆三中全會(huì)(1978年末)以后到20世紀(jì)90年代初為灌溉排水泵站的調(diào)整整頓階段。在這一階段,由于受農(nóng)村實(shí)行的家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制改革的影響,我國(guó)的泵站工程建設(shè)速度有所放緩。工作重點(diǎn)也作了相應(yīng)的調(diào)整。在該階段,除了新建少數(shù)重點(diǎn)大中型泵站工程外,工作重點(diǎn)以抓管理和技術(shù)改造為主。到該階段末,全國(guó)灌溉排水泵站總數(shù)約46萬(wàn)座,動(dòng)力保有量約2000萬(wàn)kW。
(5)管理體制改革及更新改造起步階段
20世紀(jì)90年代中期至2008年為灌溉排水泵站的管理體制改革及更新改造起步階段。在這一階段的初期,由于投資力度小,我國(guó)的泵站工程建設(shè)基本處于停滯狀態(tài),各地只能開展以簡(jiǎn)單修復(fù)為手段、以能維持泵站開機(jī)運(yùn)行為最低要求的技術(shù)改造工作。由于改造速度跟不上老化速度,泵站老化問(wèn)題日益嚴(yán)重,直到1998年我國(guó)遭遇特大洪水和嚴(yán)重干旱,導(dǎo)致重大災(zāi)害損失后,泵站問(wèn)題得到了中央及各級(jí)地方政府的高度重視,各地普遍加快了泵站改造和建設(shè)速度。2000年水利部發(fā)布了《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(SL 255-2000),2002年國(guó)務(wù)院發(fā)布了關(guān)于《水利工程管理體制改革實(shí)施意見(jiàn)》(國(guó)辦發(fā)[2002]45號(hào)文),拉開了包括灌溉排水泵站在內(nèi)的水利工程管理體制改革的序幕,促進(jìn)了泵站管理水平的提高。2005年中央1號(hào)文件首次提出“更新改造老化機(jī)電設(shè)備,完善灌溉排水體系”,2006年中央啟動(dòng)了中部湖北、湖南、江西和安徽等省的大型排澇泵站更新改造工作,帶動(dòng)了各地泵站的建設(shè)和改造工作,使泵站管理朝著良性運(yùn)行的方向邁進(jìn)。
(6)灌溉排水泵站更新改造及規(guī)范管理階段
2009年至現(xiàn)在乃至今后一段時(shí)期為灌溉排水泵站更新改造及規(guī)范管理階段。在本階段,制修訂發(fā)布了《泵站更新改造技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50510-2009)、《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(GB/T 30948-2014)等10項(xiàng)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各級(jí)政府及管理部門泵站高度重視泵站運(yùn)行管理工作,泵站運(yùn)行管理及維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)逐步得到落實(shí),有效地規(guī)范和提高了泵站工程建設(shè)與運(yùn)行管理水平。為貫徹落實(shí)2011年中央1號(hào)關(guān)于“實(shí)施大中型灌溉排水泵站更新改造,加強(qiáng)重點(diǎn)澇區(qū)治理,完善灌溉排水體系”的精神,在中部四省大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目投資已基本下達(dá)完畢的基礎(chǔ)上,啟動(dòng)實(shí)施了全國(guó)大型灌溉排水泵站更新更新改造工作,在全國(guó)大中型灌區(qū)節(jié)水改造、小農(nóng)水重點(diǎn)縣建設(shè)、高效節(jié)水灌溉示范縣建設(shè)等項(xiàng)目中,也安排了部分資金用于中小型灌溉排水泵站建設(shè)及更新改造,極大地促進(jìn)了各地灌溉排水泵站的建設(shè)和改造工作,使我國(guó)灌溉排水泵站事業(yè)朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。
1.2 建設(shè)規(guī)模與成就
(1)建設(shè)規(guī)模
我國(guó)泵站建設(shè)的特點(diǎn)是發(fā)展速度快、類型多、規(guī)模大、范圍廣,已建成的大面積排灌泵站地區(qū)有長(zhǎng)江三角洲、洞庭湖地區(qū)、江漢平原、珠江三角洲及西北的高原灌區(qū)等。我國(guó)中型泵站的建設(shè)起步于20世紀(jì)50年代中期,而大型泵站的建設(shè)則始于20世紀(jì)60年代初期。為了適應(yīng)跨流域調(diào)水和大范圍內(nèi)排洪除澇的需要,我國(guó)于1961年開始在江蘇興建我國(guó)第一座大型泵站—江都一站,之后的50多年中,特別在20世紀(jì)70~80年代期間,江蘇、湖北、湖南、廣東、安徽、山東、山西、甘肅、陜西、寧夏、河北、遼寧等省市相繼興建了一大批大中型泵站。據(jù)最新的全國(guó)水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)已建成固定機(jī)電灌溉排水泵站約43.5萬(wàn)處,裝機(jī)功率約2700多萬(wàn)kW,其中,各類裝機(jī)流量1 立方米每秒或裝機(jī)功率50 千瓦以上的泵站90000多處,裝機(jī)功率約1600多萬(wàn)千瓦。據(jù)全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),大型灌溉排水泵站450處,裝機(jī)功率560多萬(wàn)kW;中型泵站約3500座,裝機(jī)功率580多萬(wàn)kW。
機(jī)電排灌事業(yè)的發(fā)展,特別是大中型泵站的發(fā)展,已經(jīng)成為我國(guó)灌溉排水網(wǎng)絡(luò)的骨干和支柱工程。目前全國(guó)機(jī)電灌溉排水面積約6.40億畝,有力地提高了各地抗御自然災(zāi)害的能力,對(duì)保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和國(guó)家糧食安全起到了關(guān)鍵性的作用,同時(shí)也對(duì)城鄉(xiāng)防洪排澇以及城市供水、工礦企業(yè)、交通航運(yùn)、發(fā)電等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展起著舉足輕重的作用,為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。
(2)輝煌成就
我國(guó)在灌溉排水泵站工程的建設(shè)、發(fā)展歷程中,不斷創(chuàng)新,創(chuàng)造了許多令人矚目的成就和輝煌。如:集灌溉、排澇、調(diào)水等多種功能于一體的大型泵站群樞紐工程——江蘇省江都泵站,共有泵站4座,裝機(jī)33臺(tái)5.58萬(wàn)kW,最大抽水能力508m3/s,江都四站還榮獲國(guó)家水利工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng);國(guó)內(nèi)裝機(jī)功率最大的多梯級(jí)灌溉泵站——甘肅省景泰川電力提灌工程,共有43座泵站,裝機(jī)307臺(tái)27.02萬(wàn)kW,總揚(yáng)程713米,一級(jí)站(2座)提水能力33m3/s;亞洲裝機(jī)功率最大的排澇泵站——江蘇省臨洪東站,裝機(jī)12臺(tái)3.6萬(wàn) kW,排澇能力360 m3/s;亞洲裝機(jī)功率最大的灌溉泵站——陜西省東雷抽黃二期灌溉工程北干二級(jí)站,裝機(jī)14臺(tái)4.26萬(wàn)kW,提水能力40m3/s;揚(yáng)程最高、單機(jī)功率最大的離心泵站——陜西省東雷抽黃灌溉工程二級(jí)站,單級(jí)揚(yáng)程225m,單機(jī)功率8000kW,單機(jī)流量2.25m3/s;單機(jī)功率亞洲第一的軸流泵站——湖北省樊口泵站,水泵轉(zhuǎn)輪直徑4.0m,單機(jī)功率6000 kW,單機(jī)設(shè)計(jì)流量53.5m3/s;轉(zhuǎn)輪直徑亞洲最大的軸流泵站——江蘇省淮安二站,水泵轉(zhuǎn)輪直徑4.5m,單機(jī)功率5000 kW,單機(jī)設(shè)計(jì)流量60 m3/s;安裝亞洲最大口徑水泵的混流泵站——江蘇省皂河泵站,水泵口徑6.0m,單機(jī)功率7000kW,單機(jī)設(shè)計(jì)流量97.5 m3/s;國(guó)內(nèi)最大的斜式軸流泵站——浙江省鹽官泵站,裝機(jī)4臺(tái),裝機(jī)功率8000kW,設(shè)計(jì)流量200 m3/s;全國(guó)最大的貫流泵站——江蘇省淮安三站,裝機(jī)2臺(tái),裝機(jī)功率3400kW,設(shè)計(jì)流量66.0m3/s;世界上單機(jī)流量和葉輪直徑最大的濕定子潛水貫流泵站——廣西南寧竹排沖泵站,單機(jī)流量25m3/s,葉輪直徑2.65m;世界上最大的水輪泵站——湖南省青山水輪泵站,安裝水輪泵40臺(tái),裝機(jī)功率約1.2萬(wàn)kW,設(shè)計(jì)流量17.2 m3/s。
2.灌溉排水泵站的作用與地位
灌溉排水泵站作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要公益性基礎(chǔ)設(shè)施,是民生水利的重要組成部分,在全面建設(shè)小康社會(huì)中起著不可替代的重要作用。
(1)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施
我國(guó)的人口和耕地、氣候、水資源等自然條件,決定了“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”的基本國(guó)情。有了可靠的灌溉排水設(shè)施,糧食產(chǎn)量就能成倍增長(zhǎng);在不少地區(qū),甚至沒(méi)有灌溉排水設(shè)施就沒(méi)有農(nóng)業(yè)。灌溉排水泵站作為水利設(shè)施的重要組成部分,已經(jīng)成為重要的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)保證我國(guó)糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定起到了關(guān)鍵性作用。
(2)是防洪除澇體系的重要組成部分
據(jù)全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),全國(guó)現(xiàn)已建成大型排澇和灌溉排水結(jié)合泵站327處,裝機(jī)功率291.93萬(wàn)kW,設(shè)計(jì)總流量31 941.5m3/s,有效排澇面積約1.37億多畝,約占全國(guó)總排澇面積的42.9%;全國(guó)大型排澇泵站每年平均排水約400億m3以上,保護(hù)著全國(guó)約200多座城市、1.5億群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
(3)是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支撐
眾多泵站工程的建成,使灌溉排水區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得了迅猛的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)成倍增長(zhǎng),農(nóng)民收入大幅度地提高。據(jù)全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),規(guī)劃時(shí)大型灌溉排水泵站受益區(qū)內(nèi)的農(nóng)村人口在1.5億以上,農(nóng)業(yè)產(chǎn)值1.45萬(wàn)億元以上,農(nóng)村人均純收入超過(guò)4200元,高于我國(guó)當(dāng)時(shí)的農(nóng)村人均純收入的平均水平。實(shí)踐證明,灌溉排水泵站已成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的主要支撐,為建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(4)是改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的基本保證
灌溉排水泵站的建成對(duì)土壤改良、沖污排咸、水質(zhì)改善、環(huán)境保護(hù)、血吸蟲病防治、遏制沙漠化等起到重要作用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快,人民生活水平進(jìn)一步提高,農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整,灌溉排水區(qū)生態(tài)旅游得到開發(fā)和利用,灌溉排水泵站的功能將進(jìn)一步增強(qiáng)。
(5)是改善農(nóng)村飲水條件的骨干工程
許多大型灌溉泵站在供給農(nóng)業(yè)灌溉用水的同時(shí),為緩解受益區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的飲水安全問(wèn)題起到了相當(dāng)大的作用。西北地區(qū)約有1400萬(wàn)人的飲用水依靠大型灌溉泵站提供水源保障,還有大量的牲畜飲用水、草原灌溉更是依賴灌溉排水泵站。
3.大型灌溉排水泵站更新改造
3.1 存在的問(wèn)題
(1)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低,設(shè)計(jì)不盡合理
全國(guó)450處大型泵站中約90%建于20世紀(jì)80年代及以前。限于當(dāng)時(shí)的政治條件、經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平,很多泵站設(shè)計(jì)論證不足,工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低,泵站規(guī)劃布局設(shè)計(jì)不合理。有些泵站在建設(shè)時(shí)機(jī)泵選型不當(dāng)或進(jìn)出水流道設(shè)計(jì)不規(guī)范,導(dǎo)致泵站效率低下,運(yùn)行費(fèi)用不斷上升。
(2)裝備落后,技術(shù)水平低
我國(guó)20世紀(jì)60、70年代建成的泵站,水泵大多采用原蘇聯(lián)的水力模型,效率低,性能差;機(jī)組尺寸大,結(jié)構(gòu)形式單一;產(chǎn)品系列不全,性能指標(biāo)低,加上制造質(zhì)量差,不少泵站效率低。由于技術(shù)落后,設(shè)備老化陳舊,設(shè)計(jì)不合理,泵站能耗普遍較高。
(3)機(jī)電設(shè)備老化,淘汰產(chǎn)品居多
泵站機(jī)電設(shè)備老化問(wèn)題非常突出。據(jù)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),全國(guó)大型灌溉排水泵站老化需要更新的主機(jī)組約2萬(wàn)臺(tái)套,占大型泵站全部機(jī)組的80%。相當(dāng)一部分泵站建筑物完好率、設(shè)備完好率低于60%,使泵站工程安全性、可靠性大大降低,效益得不到充分發(fā)揮。
(4)建筑物年久失修,工程安全隱患大
據(jù)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),有60%的泵站進(jìn)水池和穿堤建筑物因不均勻沉陷產(chǎn)生不同程度的裂縫,工程安全隱患重重,大大降低了泵站工程本身防洪安全標(biāo)準(zhǔn)。不少泵站面對(duì)滔滔洪水不能開機(jī)運(yùn)行,抵御自然災(zāi)害能力大大減弱。
(5)管理體制不順,管理水平不高
新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)興建了一大批大中型泵站工程,初步形成了防洪、排澇、灌溉、供水的灌溉排水工程體系。但是,受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)和“重建輕管”思想的影響,泵站管理一直是我國(guó)水利工作的薄弱環(huán)節(jié),泵站管理中存在的問(wèn)題日趨突出。主要表現(xiàn)在:一是管理單位性質(zhì)定位不清,管理經(jīng)費(fèi)無(wú)正當(dāng)來(lái)源;二是供排水價(jià)格形成機(jī)制不合理,水費(fèi)難以計(jì)收,工程運(yùn)行管理經(jīng)費(fèi)不足;三是泵站管理設(shè)施落后,人滿為患,職工生活水平嚴(yán)重偏低;四是管理體制不順,服務(wù)水平不高。這些問(wèn)題導(dǎo)致了泵站工程得不到正常維修養(yǎng)護(hù),效益嚴(yán)重衰減,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。
3.2 中部四省大型排澇泵站更新改造規(guī)劃及實(shí)施
(1)規(guī)劃情況
我國(guó)中部四省大型排澇泵站更新改造規(guī)劃于2005年8月由中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心編制完成,同年9月通過(guò)水利部組織的審查,并上報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委。依據(jù)規(guī)劃,規(guī)劃現(xiàn)狀年為2005年,任務(wù)完成年為2008年,即到2008年完成我國(guó)中部的湖北、湖南、江西和安徽四省139處大型排澇泵站的更新改造任務(wù),共改造、擴(kuò)建和拆除重建泵站478座(改造412座、擴(kuò)建17座、拆除重建49座),裝機(jī)3450臺(tái)、裝機(jī)功率110.69萬(wàn)kW、設(shè)計(jì)流量11421m3/s,總投資為63.93億元(平均單位千瓦投資0.58萬(wàn)元/kW)。
(2)實(shí)施情況
為確保中部四省大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目順利實(shí)施,國(guó)家發(fā)展改革委和水利部聯(lián)合頒布了《大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目管理辦法》,并按國(guó)家基本建設(shè)程序,先后進(jìn)行了泵站更新改造安全鑒定、可行性研究、初步設(shè)計(jì)等工作,最后經(jīng)審查、復(fù)核和批復(fù),中部140處(經(jīng)國(guó)家發(fā)展改革委和水利部同意增加河南省1處)大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目總投資約68億元,其中中央補(bǔ)助投資34億元。投資計(jì)劃于2006年下達(dá)后,正式啟動(dòng)實(shí)施中部地區(qū)大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目。2008年底投資計(jì)劃全部下達(dá)完畢,2010年140處大型排澇泵站基本完成了更新改造任務(wù)。
3.3 全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃
(1)規(guī)劃情況
2009年初,中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心編制完成《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》(初稿),經(jīng)規(guī)劃復(fù)核和征求各地意見(jiàn)后,2009年5月形成規(guī)劃送審稿;2009年7月經(jīng)水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織有關(guān)專家審查后,做了進(jìn)一步修改;2009年12月~2010年8月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)國(guó)家投資評(píng)估中心組織有關(guān)專家進(jìn)行了評(píng)估,根據(jù)評(píng)估意見(jiàn)再次修改;2011年5月國(guó)家發(fā)展改革委和水利部聯(lián)合印發(fā)《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造方案》。依據(jù)方案,規(guī)劃現(xiàn)狀年為2008年,任務(wù)完成年為2015年,即到2015年完成全國(guó)251處大型灌溉排水泵站更新改造任務(wù),共更新改造其中的骨干泵站和重要泵站1936座(改造1267座、拆除重建669座),共裝機(jī)12100臺(tái)、裝機(jī)功率298.10萬(wàn)kW、設(shè)計(jì)流量13480m3/s,總投資180.02億元(平均單位千瓦投資0.60萬(wàn)元)。
(2)實(shí)施情況
2009年初,《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》初稿完成后,為配合國(guó)家“拉動(dòng)內(nèi)需”計(jì)劃的實(shí)施,水利部提前啟動(dòng)了列入《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》(初稿)中的99處大型灌溉排水泵站更新改造項(xiàng)目,2010~2015年繼續(xù)投資實(shí)施了全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造項(xiàng)目。截止2015年7月,已累計(jì)下達(dá)投資147.49億元,其中中央補(bǔ)助投資87億元。截止2015年9月底,全國(guó)251處大型灌溉排水泵站更新改造項(xiàng)目,其中226處已下達(dá)了投資計(jì)劃,有158處的中央補(bǔ)助投資計(jì)劃已下達(dá)完畢。目前,約有100多處大型灌溉排水泵站更新改造工程已基本完成了更新改造任務(wù),其余已下達(dá)投資的泵站更新改造項(xiàng)目正在有序進(jìn)行。未下達(dá)投資的項(xiàng)目基本完成了更新改造安全鑒定、可行性研究、初步設(shè)計(jì)等前期工作,做好了更新改造實(shí)施的準(zhǔn)備。
3.4 更新改造效果
大型灌溉排水泵站更新改造經(jīng)過(guò)更新改造,工程效益與社會(huì)效益逐步顯現(xiàn),主要成效如下:
(1)基本上解決了機(jī)電設(shè)備老化和建筑物破損失修問(wèn)題。泵站更新改造后,建筑物完好率和設(shè)備完好率從改造前不足70%,分別提高到90%和95%以上;安全運(yùn)行率從改造前不足80%提高到98%及以上,極大地提高了泵站運(yùn)行的安全可靠性。
(2)恢復(fù)和提高了灌溉排水標(biāo)準(zhǔn)。泵站更新改造后,灌溉保證率達(dá)到《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50288)的規(guī)定,排澇標(biāo)準(zhǔn)普遍由改造前的3~5年一遇提高到10年一遇,為國(guó)家糧食安全、防洪安全、供水安全等提供了強(qiáng)有力的保障,促進(jìn)了農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
(3)提高了裝置效率,降低了能源單耗。泵站更新改造后,裝置效率由改造前的40%左右提高到平均60%以上,高的達(dá)到了75%以上;能源單耗由改造前6.8kWh/ktm左右降低到平均4.53kWh/ktm以下,低的降到了3.6kWh/ktm以下,節(jié)能效益顯著。
(4)泵站自動(dòng)化水平得到提高,泵站環(huán)境得到極大改善。通過(guò)更新改造,部分泵站實(shí)現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控、保護(hù),視頻監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信和管理信息化等,大大提高了運(yùn)行安全,減少了運(yùn)行維護(hù)工作量及費(fèi)用,提高了工程管理效益和管理水平。在工程改造的同時(shí),進(jìn)行了泵站環(huán)境建設(shè),站區(qū)道路、綠化、環(huán)境得到極大改善,促進(jìn)和帶動(dòng)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
4.灌溉排水泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
灌溉排水泵站的發(fā)展,離不開泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。我國(guó)近30多年來(lái),在泵站工程方面持續(xù)不斷地開展了科學(xué)研究及試點(diǎn)應(yīng)用等工作,取得了一大批成果,積累許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。為了保證取得的成果和經(jīng)驗(yàn)在更大的范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用,以進(jìn)一步發(fā)揮和提高泵站工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益,原水電部于1985年制訂頒布了《泵站技術(shù)改造導(dǎo)則》(SD 140-85)和《泵站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(SD 140-85),于1986年制訂頒布了《泵站技術(shù)規(guī)范》(SD 204-86),包括泵站設(shè)計(jì)、泵站安裝、泵站驗(yàn)收和泵站技術(shù)管理等分冊(cè)。泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)30年的建設(shè)和發(fā)展,目前我國(guó)已頒布實(shí)施的泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50265-2010)、《泵站更新改造技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50560-2009)、《水利泵站施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB/T 51033-2014)、《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》(SL 317-2015)、《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(GB/T 30948-2014)、《泵站安全鑒定規(guī)程》(SL 316-2015)、《泵站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與安全檢測(cè)規(guī)程》(SL 548-2012)、《灌溉排水泵站機(jī)電設(shè)備報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》(SL 510-2010)、《泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控與信息系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》(SL 583-2012)和《潛水泵站技術(shù)規(guī)范》(SL 584-2012)等10項(xiàng),涉及泵站工程的設(shè)計(jì)、施工安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行管理、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、安全評(píng)價(jià)、更新改造等各個(gè)方面,初步形成泵站標(biāo)準(zhǔn)化體系。通過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)的制定和貫徹,建立了一支泵站標(biāo)準(zhǔn)化隊(duì)伍,極大地規(guī)范和指導(dǎo)了灌溉排水泵站建設(shè)與運(yùn)行管理工作,對(duì)促進(jìn)我國(guó)泵站工程技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展正在發(fā)揮并將繼續(xù)發(fā)揮積極作用。
5.灌溉排水泵站技術(shù)研究及推廣應(yīng)用
(1)灌區(qū)大型泵站改造關(guān)鍵技術(shù)研究
為解決大中型灌溉排水泵站更新改造中存在的一些技術(shù)問(wèn)題,在“十一五”期間,科技部和水利部首次將泵站方面的技術(shù)研究項(xiàng)目——“灌區(qū)大型泵站改造關(guān)鍵技術(shù)研究”課題納入“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃。中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合武漢大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、河海大學(xué)和揚(yáng)州大學(xué)等院校承擔(dān)了該課題的研究任務(wù),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,在全面調(diào)研全國(guó)大中型灌溉排水泵站老化狀況及更新改造情況的基礎(chǔ)上,選擇典型泵站,系統(tǒng)開展了泵站技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系及其綜合評(píng)價(jià)方法、泵站工程老化及設(shè)備故障診斷方法、泵站系統(tǒng)模擬仿真及測(cè)試技術(shù)、泵站系統(tǒng)優(yōu)化配套與運(yùn)行管理技術(shù)的研究,提出了大型泵站技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系及綜合評(píng)價(jià)方法1套;建立了泵站工程老化及設(shè)備故障診斷方法、泵站系統(tǒng)模擬仿真及測(cè)試技術(shù)、泵站系統(tǒng)優(yōu)化配套與運(yùn)行管理技術(shù)各1套;獲得泵站老化及設(shè)備故障診斷方法和泵站測(cè)試技術(shù)等方面的專利6項(xiàng);獲得泵站老化及設(shè)備故障診斷、泵站裝置系統(tǒng)水力優(yōu)化設(shè)計(jì)、泵系統(tǒng)運(yùn)行仿真和灌區(qū)泵站運(yùn)行管理決策支持系統(tǒng)等方面的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)10件;制修訂《泵站更新改造技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng);所取得的成果在試點(diǎn)泵站——山西大禹渡泵站和安徽鳳凰頸泵站的更新改造工程應(yīng)用后,裝置效率平均提高10%左右,能源單耗降低1.0kWh/ktm以上,泵站運(yùn)行安全性大大提高,節(jié)能效果顯著。
(2)大中型灌溉排水泵站改造與高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究
在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃——“灌區(qū)大型泵站改造關(guān)鍵技術(shù)研究”課題研究取得良好效果的基礎(chǔ)上,中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)和河海大學(xué)等院校又承擔(dān)了“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃——“大中型灌溉排水泵站改造與高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究”課題。從2012年開始,開展了離心泵裝置系統(tǒng)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、軸流泵裝置系統(tǒng)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、泵站運(yùn)行調(diào)控與節(jié)能技術(shù)、高性能水泵水力模型系列型譜、泵站標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和排灌泵站改造與高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)工程應(yīng)用等方面的研究;目前,課題研究取得了許多研究與應(yīng)用成果,其中,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心等單位取得的“大流量雙吸離心泵壓力脈動(dòng)調(diào)控與節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果,顯著提高了離心泵機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性,降低了機(jī)組綜合運(yùn)行能耗,增強(qiáng)了供水保障能力,提高了灌溉保證率,為大型泵站安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。經(jīng)教育部組織的專家鑒定委員會(huì)鑒定,該成果推動(dòng)了我國(guó)雙吸離心泵理論與技術(shù)的創(chuàng)新,總體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,2014年1月榮獲教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
(3)技術(shù)推廣應(yīng)用
2010年以來(lái),水利部高度重視水利科技推廣工作,連續(xù)6年將“節(jié)水灌溉水源工程(泵站)運(yùn)行調(diào)度技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1027)、“水泵抗磨蝕綜合防治技術(shù)”(項(xiàng)目號(hào):TG1124)、“新型復(fù)合材料拍門技術(shù)”(項(xiàng)目號(hào):TG1125)、“灌溉泵站更新改造水泵選型優(yōu)化技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1215)、“大型泵站水泵機(jī)組運(yùn)行工況‘雙調(diào)’技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1306)、“灌溉泵站離心泵機(jī)組調(diào)速技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1514)等項(xiàng)目列入國(guó)家水利科技推廣計(jì)劃。中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合有關(guān)單位承擔(dān)了上述6項(xiàng)技術(shù)的推廣任務(wù),在山西、安徽、湖北等10多個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)的近百座大中型灌溉排水泵站更新改造工程中進(jìn)行了推廣應(yīng)用,提高泵站裝置效率3~5個(gè)百分點(diǎn)以上,平均降低能源單耗0.2kWh/ktm以上,不僅節(jié)能效果顯著,還大大提高了泵站運(yùn)行的安全可靠性和穩(wěn)定性。
6.灌溉排水泵站建設(shè)與運(yùn)行管理展望
雖然我國(guó)灌溉排水泵站建設(shè)取得了巨大成就,其數(shù)量及裝機(jī)功率等在世界上占有一席之地,但是,我國(guó)灌溉排水泵站的技術(shù)裝備水平和運(yùn)行管理水平等與美國(guó)、荷蘭、日本等世界上灌溉排水泵站發(fā)達(dá)的國(guó)家相比,還存在一定的差距。但是,隨著全球氣候的變暖、旱澇等災(zāi)害發(fā)生頻次的不斷增多、水資源短缺及地區(qū)水資源不平衡等問(wèn)題更加突出,我國(guó)各級(jí)政府及部門將對(duì)灌溉排水泵站事業(yè)越來(lái)越重視,建設(shè)投入、管理投入和科研投入將不斷加大,人才隊(duì)伍建設(shè)不斷加強(qiáng),我們的泵站事業(yè)將得到快速發(fā)展,建設(shè)與運(yùn)行管理水平將逐步達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
(1)擴(kuò)大泵站更新改造范圍,進(jìn)一步完善灌溉排水體系
“十一五”、“十二五”期間,國(guó)家投入大筆資金對(duì)大型灌溉排水泵站實(shí)施了更新改造,使大型灌溉排水泵站在保證國(guó)家糧食安全、防洪安全、供水安全等領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。中小型灌溉排水泵站是大型灌溉排水泵站、蓄水、輸水、調(diào)(引)水等工程的延伸和發(fā)揮效益的載體,但是,中小型灌溉排水泵站設(shè)備老化和建筑物破損失修等問(wèn)題還未得到有效解決。因此,“十三五”乃至“十四五”期間,國(guó)家對(duì)灌溉排水泵站更新改造的投入力度將不斷加大,在改造大型灌溉排水泵站的同時(shí),擴(kuò)大泵站更新改造范圍,實(shí)施中小型灌溉排水泵站更新改造,以進(jìn)一步完善我國(guó)灌溉排水體系。
(2)實(shí)現(xiàn)泵站“安全、高效、經(jīng)濟(jì)” 運(yùn)行
目前,我國(guó)灌溉排水泵站更新改造主要是以解決工程安全問(wèn)題和恢復(fù)泵站提排水能力為主,但是,部分泵站由于受資金、技術(shù)等原因限制,改造后裝置效率提高的不明顯、優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度等經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式不能有效實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,對(duì)灌溉排水水的實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性等要求越來(lái)越高;節(jié)約型社會(huì)建設(shè),對(duì)泵站節(jié)能的要求也越來(lái)越高。因此,下一步的灌溉排水泵站更新改造,在解決泵站安全問(wèn)題和恢復(fù)泵站提排水能力的同時(shí),還應(yīng)將解決泵站“高效、經(jīng)濟(jì)”等問(wèn)題作為重點(diǎn),以真正實(shí)現(xiàn)泵站“安全、高效、經(jīng)濟(jì)”運(yùn)行。
(3)實(shí)現(xiàn)泵站工程運(yùn)行智能化和管理信息化
泵站自動(dòng)化與信息化是為泵站工程管理服務(wù)的,是提升泵站運(yùn)行效率的科學(xué)管理手段,是泵站技術(shù)發(fā)展與科學(xué)管理過(guò)程中必要的系統(tǒng)之一。隨著自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的發(fā)展,智能設(shè)備在泵站自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)中應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛,將有效實(shí)現(xiàn)泵站工程運(yùn)行智能化和管理信息化。如在泵站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中增加主機(jī)組振動(dòng)、擺度、噪音等智能監(jiān)測(cè)設(shè)備,并在泵站管理信息系統(tǒng)中建立故障分析處理數(shù)據(jù)庫(kù)等,以實(shí)現(xiàn)泵站檢修由傳統(tǒng)的計(jì)劃?rùn)z修轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)檢修,即由智能設(shè)備采集泵站主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),傳輸?shù)奖谜咀詣?dòng)化與信息化系統(tǒng)進(jìn)行處理,自動(dòng)識(shí)別設(shè)備是否需要進(jìn)行檢修。
(4)泵站工程將進(jìn)一步大型化及多功能化
目前,針對(duì)水資源短缺及地區(qū)水資源不平衡等問(wèn)題,國(guó)家建成了以梯級(jí)泵站提水為主的南水北調(diào)東線工程,各地也正在建設(shè)或規(guī)劃建設(shè)一批集農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)居民生活用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水為一體的超大型泵站提水+調(diào)(引)水工程。如正在建設(shè)的山西省小浪底引黃工程地下泵站,擬裝設(shè)6臺(tái)立式、單吸、三級(jí)蝸殼式離心泵,設(shè)計(jì)揚(yáng)程251m,單機(jī)設(shè)計(jì)流量5.0m3/s,單機(jī)配套功率約1.6萬(wàn)kW。隨著這些超大型提水泵站的建成,我國(guó)地區(qū)之間水資源不平衡問(wèn)題將得到有效緩解,農(nóng)業(yè)灌溉等用水得到進(jìn)一步保證。
(5)水泵效率及可靠性、穩(wěn)定性將進(jìn)一步提高
目前,我國(guó)研制開發(fā)的水泵模型性能基本上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,但是水泵制造水平與世界先進(jìn)水平還存在一定的差距,一些要求較高的泵站工程往往采用進(jìn)口水泵,這一問(wèn)題引起了泵站行業(yè)和水泵制造行業(yè)的高度重視,正在努力改變這種現(xiàn)狀。隨著我國(guó)水泵科研水平、制造工藝水平、所用材料的制造水平等的不斷提高,加之中外合資及引進(jìn)消化世界上先進(jìn)的水泵制造技術(shù)及材料技術(shù),灌溉排水泵站將能大量用上效率及可靠性、穩(wěn)定性更高的且經(jīng)濟(jì)的水泵,以進(jìn)一步提高我國(guó)灌溉排水泵站技術(shù)裝備水平。
1.1 發(fā)展歷程
我國(guó)灌溉排水泵站的發(fā)展,概括起來(lái)大致經(jīng)歷了以下六個(gè)階段:
(1)起步階段
新中國(guó)建立初期的三年國(guó)民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)期和第一個(gè)五年計(jì)劃(1953~1957年)時(shí)期為灌溉排水泵站發(fā)展的起步階段。該階段的工作重點(diǎn)是推廣改良人力、畜力水車。其中,東部經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的部分省、市通過(guò)學(xué)習(xí)借鑒原蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn),在國(guó)內(nèi)率先建成了一批中小型泵站。這些泵站大多帶有試點(diǎn)性質(zhì),所配套的動(dòng)力多采用鍋駝機(jī)、煤汽機(jī)或柴油機(jī),采用電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的只占總數(shù)的1/6~1/5。到本階段末,全國(guó)機(jī)電灌溉排水工程動(dòng)力保有量達(dá)到40萬(wàn)kW。
(2)穩(wěn)步發(fā)展階段
第二個(gè)五年計(jì)劃(1958~1962年)和隨之而來(lái)的三年國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整時(shí)期為灌溉排水泵站的穩(wěn)步發(fā)展階段。該階段人民公社化、農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和農(nóng)機(jī)工業(yè)的興起,為灌溉排水泵站的快速發(fā)展提供了有利條件。該階段不但在全國(guó)范圍內(nèi)興建了一大批中、小型機(jī)電灌溉排水泵站,而且在1963年我國(guó)建成第一座大型灌溉排水泵站——江都一站后,長(zhǎng)江中下游的江蘇、湖北、湖南和黃河上中游的山西、陜西等省陸續(xù)興建了一批大型泵站;在福建、湖南、四川等水力
資源豐富的地區(qū)興建了一批我國(guó)特有的水輪泵站,引起了國(guó)際同行的廣泛關(guān)注。到該階段末,全國(guó)灌溉排水泵站動(dòng)力保有量約200多萬(wàn)kW,技術(shù)落后、使用不便的鍋駝機(jī)、煤汽機(jī)逐步從泵站中淘汰,代表先進(jìn)技術(shù)的電力灌溉排水泵站逐步發(fā)展到占總保有量的一半左右,但是,由于設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范,資金、設(shè)備、技術(shù)支持得不到保障,給以后的管理工作帶來(lái)了很多麻煩。
(3)快速發(fā)展階段
十年文化大革命(1966~1976年)以及隨后的兩年為灌溉排水泵站的快速發(fā)展階段。該階段在“農(nóng)業(yè)上綱要”等口號(hào)的號(hào)召下,全國(guó)興起了大修水利的熱潮,一大批大中型灌溉排水泵站相繼建成并投入使用。到該階段末,全國(guó)灌溉排水泵站數(shù)量達(dá)41萬(wàn)處,動(dòng)力保有量達(dá)1500萬(wàn) kW,其中電力灌溉排水泵站約占80%左右。這一階段的特點(diǎn)是泵站工程建設(shè)速度快、規(guī)模大,但是,這些工程因?yàn)樵O(shè)備選型不配套、施工質(zhì)量不可靠,建設(shè)之初就形成了“先天不足”,重建輕管又引起“后天失調(diào)”,導(dǎo)致工程整體效益長(zhǎng)期得不到有效發(fā)揮。
(4)調(diào)整整頓階段
黨的十一屆三中全會(huì)(1978年末)以后到20世紀(jì)90年代初為灌溉排水泵站的調(diào)整整頓階段。在這一階段,由于受農(nóng)村實(shí)行的家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制改革的影響,我國(guó)的泵站工程建設(shè)速度有所放緩。工作重點(diǎn)也作了相應(yīng)的調(diào)整。在該階段,除了新建少數(shù)重點(diǎn)大中型泵站工程外,工作重點(diǎn)以抓管理和技術(shù)改造為主。到該階段末,全國(guó)灌溉排水泵站總數(shù)約46萬(wàn)座,動(dòng)力保有量約2000萬(wàn)kW。
(5)管理體制改革及更新改造起步階段
20世紀(jì)90年代中期至2008年為灌溉排水泵站的管理體制改革及更新改造起步階段。在這一階段的初期,由于投資力度小,我國(guó)的泵站工程建設(shè)基本處于停滯狀態(tài),各地只能開展以簡(jiǎn)單修復(fù)為手段、以能維持泵站開機(jī)運(yùn)行為最低要求的技術(shù)改造工作。由于改造速度跟不上老化速度,泵站老化問(wèn)題日益嚴(yán)重,直到1998年我國(guó)遭遇特大洪水和嚴(yán)重干旱,導(dǎo)致重大災(zāi)害損失后,泵站問(wèn)題得到了中央及各級(jí)地方政府的高度重視,各地普遍加快了泵站改造和建設(shè)速度。2000年水利部發(fā)布了《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(SL 255-2000),2002年國(guó)務(wù)院發(fā)布了關(guān)于《水利工程管理體制改革實(shí)施意見(jiàn)》(國(guó)辦發(fā)[2002]45號(hào)文),拉開了包括灌溉排水泵站在內(nèi)的水利工程管理體制改革的序幕,促進(jìn)了泵站管理水平的提高。2005年中央1號(hào)文件首次提出“更新改造老化機(jī)電設(shè)備,完善灌溉排水體系”,2006年中央啟動(dòng)了中部湖北、湖南、江西和安徽等省的大型排澇泵站更新改造工作,帶動(dòng)了各地泵站的建設(shè)和改造工作,使泵站管理朝著良性運(yùn)行的方向邁進(jìn)。
(6)灌溉排水泵站更新改造及規(guī)范管理階段
2009年至現(xiàn)在乃至今后一段時(shí)期為灌溉排水泵站更新改造及規(guī)范管理階段。在本階段,制修訂發(fā)布了《泵站更新改造技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50510-2009)、《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(GB/T 30948-2014)等10項(xiàng)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各級(jí)政府及管理部門泵站高度重視泵站運(yùn)行管理工作,泵站運(yùn)行管理及維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)逐步得到落實(shí),有效地規(guī)范和提高了泵站工程建設(shè)與運(yùn)行管理水平。為貫徹落實(shí)2011年中央1號(hào)關(guān)于“實(shí)施大中型灌溉排水泵站更新改造,加強(qiáng)重點(diǎn)澇區(qū)治理,完善灌溉排水體系”的精神,在中部四省大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目投資已基本下達(dá)完畢的基礎(chǔ)上,啟動(dòng)實(shí)施了全國(guó)大型灌溉排水泵站更新更新改造工作,在全國(guó)大中型灌區(qū)節(jié)水改造、小農(nóng)水重點(diǎn)縣建設(shè)、高效節(jié)水灌溉示范縣建設(shè)等項(xiàng)目中,也安排了部分資金用于中小型灌溉排水泵站建設(shè)及更新改造,極大地促進(jìn)了各地灌溉排水泵站的建設(shè)和改造工作,使我國(guó)灌溉排水泵站事業(yè)朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。
1.2 建設(shè)規(guī)模與成就
(1)建設(shè)規(guī)模
我國(guó)泵站建設(shè)的特點(diǎn)是發(fā)展速度快、類型多、規(guī)模大、范圍廣,已建成的大面積排灌泵站地區(qū)有長(zhǎng)江三角洲、洞庭湖地區(qū)、江漢平原、珠江三角洲及西北的高原灌區(qū)等。我國(guó)中型泵站的建設(shè)起步于20世紀(jì)50年代中期,而大型泵站的建設(shè)則始于20世紀(jì)60年代初期。為了適應(yīng)跨流域調(diào)水和大范圍內(nèi)排洪除澇的需要,我國(guó)于1961年開始在江蘇興建我國(guó)第一座大型泵站—江都一站,之后的50多年中,特別在20世紀(jì)70~80年代期間,江蘇、湖北、湖南、廣東、安徽、山東、山西、甘肅、陜西、寧夏、河北、遼寧等省市相繼興建了一大批大中型泵站。據(jù)最新的全國(guó)水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)已建成固定機(jī)電灌溉排水泵站約43.5萬(wàn)處,裝機(jī)功率約2700多萬(wàn)kW,其中,各類裝機(jī)流量1 立方米每秒或裝機(jī)功率50 千瓦以上的泵站90000多處,裝機(jī)功率約1600多萬(wàn)千瓦。據(jù)全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),大型灌溉排水泵站450處,裝機(jī)功率560多萬(wàn)kW;中型泵站約3500座,裝機(jī)功率580多萬(wàn)kW。
機(jī)電排灌事業(yè)的發(fā)展,特別是大中型泵站的發(fā)展,已經(jīng)成為我國(guó)灌溉排水網(wǎng)絡(luò)的骨干和支柱工程。目前全國(guó)機(jī)電灌溉排水面積約6.40億畝,有力地提高了各地抗御自然災(zāi)害的能力,對(duì)保證農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和國(guó)家糧食安全起到了關(guān)鍵性的作用,同時(shí)也對(duì)城鄉(xiāng)防洪排澇以及城市供水、工礦企業(yè)、交通航運(yùn)、發(fā)電等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展起著舉足輕重的作用,為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。
(2)輝煌成就
我國(guó)在灌溉排水泵站工程的建設(shè)、發(fā)展歷程中,不斷創(chuàng)新,創(chuàng)造了許多令人矚目的成就和輝煌。如:集灌溉、排澇、調(diào)水等多種功能于一體的大型泵站群樞紐工程——江蘇省江都泵站,共有泵站4座,裝機(jī)33臺(tái)5.58萬(wàn)kW,最大抽水能力508m3/s,江都四站還榮獲國(guó)家水利工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng);國(guó)內(nèi)裝機(jī)功率最大的多梯級(jí)灌溉泵站——甘肅省景泰川電力提灌工程,共有43座泵站,裝機(jī)307臺(tái)27.02萬(wàn)kW,總揚(yáng)程713米,一級(jí)站(2座)提水能力33m3/s;亞洲裝機(jī)功率最大的排澇泵站——江蘇省臨洪東站,裝機(jī)12臺(tái)3.6萬(wàn) kW,排澇能力360 m3/s;亞洲裝機(jī)功率最大的灌溉泵站——陜西省東雷抽黃二期灌溉工程北干二級(jí)站,裝機(jī)14臺(tái)4.26萬(wàn)kW,提水能力40m3/s;揚(yáng)程最高、單機(jī)功率最大的離心泵站——陜西省東雷抽黃灌溉工程二級(jí)站,單級(jí)揚(yáng)程225m,單機(jī)功率8000kW,單機(jī)流量2.25m3/s;單機(jī)功率亞洲第一的軸流泵站——湖北省樊口泵站,水泵轉(zhuǎn)輪直徑4.0m,單機(jī)功率6000 kW,單機(jī)設(shè)計(jì)流量53.5m3/s;轉(zhuǎn)輪直徑亞洲最大的軸流泵站——江蘇省淮安二站,水泵轉(zhuǎn)輪直徑4.5m,單機(jī)功率5000 kW,單機(jī)設(shè)計(jì)流量60 m3/s;安裝亞洲最大口徑水泵的混流泵站——江蘇省皂河泵站,水泵口徑6.0m,單機(jī)功率7000kW,單機(jī)設(shè)計(jì)流量97.5 m3/s;國(guó)內(nèi)最大的斜式軸流泵站——浙江省鹽官泵站,裝機(jī)4臺(tái),裝機(jī)功率8000kW,設(shè)計(jì)流量200 m3/s;全國(guó)最大的貫流泵站——江蘇省淮安三站,裝機(jī)2臺(tái),裝機(jī)功率3400kW,設(shè)計(jì)流量66.0m3/s;世界上單機(jī)流量和葉輪直徑最大的濕定子潛水貫流泵站——廣西南寧竹排沖泵站,單機(jī)流量25m3/s,葉輪直徑2.65m;世界上最大的水輪泵站——湖南省青山水輪泵站,安裝水輪泵40臺(tái),裝機(jī)功率約1.2萬(wàn)kW,設(shè)計(jì)流量17.2 m3/s。
2.灌溉排水泵站的作用與地位
灌溉排水泵站作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要公益性基礎(chǔ)設(shè)施,是民生水利的重要組成部分,在全面建設(shè)小康社會(huì)中起著不可替代的重要作用。
(1)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施
我國(guó)的人口和耕地、氣候、水資源等自然條件,決定了“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”的基本國(guó)情。有了可靠的灌溉排水設(shè)施,糧食產(chǎn)量就能成倍增長(zhǎng);在不少地區(qū),甚至沒(méi)有灌溉排水設(shè)施就沒(méi)有農(nóng)業(yè)。灌溉排水泵站作為水利設(shè)施的重要組成部分,已經(jīng)成為重要的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)保證我國(guó)糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定起到了關(guān)鍵性作用。
(2)是防洪除澇體系的重要組成部分
據(jù)全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),全國(guó)現(xiàn)已建成大型排澇和灌溉排水結(jié)合泵站327處,裝機(jī)功率291.93萬(wàn)kW,設(shè)計(jì)總流量31 941.5m3/s,有效排澇面積約1.37億多畝,約占全國(guó)總排澇面積的42.9%;全國(guó)大型排澇泵站每年平均排水約400億m3以上,保護(hù)著全國(guó)約200多座城市、1.5億群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
(3)是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支撐
眾多泵站工程的建成,使灌溉排水區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得了迅猛的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)成倍增長(zhǎng),農(nóng)民收入大幅度地提高。據(jù)全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),規(guī)劃時(shí)大型灌溉排水泵站受益區(qū)內(nèi)的農(nóng)村人口在1.5億以上,農(nóng)業(yè)產(chǎn)值1.45萬(wàn)億元以上,農(nóng)村人均純收入超過(guò)4200元,高于我國(guó)當(dāng)時(shí)的農(nóng)村人均純收入的平均水平。實(shí)踐證明,灌溉排水泵站已成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的主要支撐,為建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(4)是改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的基本保證
灌溉排水泵站的建成對(duì)土壤改良、沖污排咸、水質(zhì)改善、環(huán)境保護(hù)、血吸蟲病防治、遏制沙漠化等起到重要作用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快,人民生活水平進(jìn)一步提高,農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整,灌溉排水區(qū)生態(tài)旅游得到開發(fā)和利用,灌溉排水泵站的功能將進(jìn)一步增強(qiáng)。
(5)是改善農(nóng)村飲水條件的骨干工程
許多大型灌溉泵站在供給農(nóng)業(yè)灌溉用水的同時(shí),為緩解受益區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的飲水安全問(wèn)題起到了相當(dāng)大的作用。西北地區(qū)約有1400萬(wàn)人的飲用水依靠大型灌溉泵站提供水源保障,還有大量的牲畜飲用水、草原灌溉更是依賴灌溉排水泵站。
3.大型灌溉排水泵站更新改造
3.1 存在的問(wèn)題
(1)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低,設(shè)計(jì)不盡合理
全國(guó)450處大型泵站中約90%建于20世紀(jì)80年代及以前。限于當(dāng)時(shí)的政治條件、經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平,很多泵站設(shè)計(jì)論證不足,工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低,泵站規(guī)劃布局設(shè)計(jì)不合理。有些泵站在建設(shè)時(shí)機(jī)泵選型不當(dāng)或進(jìn)出水流道設(shè)計(jì)不規(guī)范,導(dǎo)致泵站效率低下,運(yùn)行費(fèi)用不斷上升。
(2)裝備落后,技術(shù)水平低
我國(guó)20世紀(jì)60、70年代建成的泵站,水泵大多采用原蘇聯(lián)的水力模型,效率低,性能差;機(jī)組尺寸大,結(jié)構(gòu)形式單一;產(chǎn)品系列不全,性能指標(biāo)低,加上制造質(zhì)量差,不少泵站效率低。由于技術(shù)落后,設(shè)備老化陳舊,設(shè)計(jì)不合理,泵站能耗普遍較高。
(3)機(jī)電設(shè)備老化,淘汰產(chǎn)品居多
泵站機(jī)電設(shè)備老化問(wèn)題非常突出。據(jù)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),全國(guó)大型灌溉排水泵站老化需要更新的主機(jī)組約2萬(wàn)臺(tái)套,占大型泵站全部機(jī)組的80%。相當(dāng)一部分泵站建筑物完好率、設(shè)備完好率低于60%,使泵站工程安全性、可靠性大大降低,效益得不到充分發(fā)揮。
(4)建筑物年久失修,工程安全隱患大
據(jù)大型灌溉排水泵站更新改造資料統(tǒng)計(jì),有60%的泵站進(jìn)水池和穿堤建筑物因不均勻沉陷產(chǎn)生不同程度的裂縫,工程安全隱患重重,大大降低了泵站工程本身防洪安全標(biāo)準(zhǔn)。不少泵站面對(duì)滔滔洪水不能開機(jī)運(yùn)行,抵御自然災(zāi)害能力大大減弱。
(5)管理體制不順,管理水平不高
新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)興建了一大批大中型泵站工程,初步形成了防洪、排澇、灌溉、供水的灌溉排水工程體系。但是,受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)和“重建輕管”思想的影響,泵站管理一直是我國(guó)水利工作的薄弱環(huán)節(jié),泵站管理中存在的問(wèn)題日趨突出。主要表現(xiàn)在:一是管理單位性質(zhì)定位不清,管理經(jīng)費(fèi)無(wú)正當(dāng)來(lái)源;二是供排水價(jià)格形成機(jī)制不合理,水費(fèi)難以計(jì)收,工程運(yùn)行管理經(jīng)費(fèi)不足;三是泵站管理設(shè)施落后,人滿為患,職工生活水平嚴(yán)重偏低;四是管理體制不順,服務(wù)水平不高。這些問(wèn)題導(dǎo)致了泵站工程得不到正常維修養(yǎng)護(hù),效益嚴(yán)重衰減,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。
3.2 中部四省大型排澇泵站更新改造規(guī)劃及實(shí)施
(1)規(guī)劃情況
我國(guó)中部四省大型排澇泵站更新改造規(guī)劃于2005年8月由中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心編制完成,同年9月通過(guò)水利部組織的審查,并上報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委。依據(jù)規(guī)劃,規(guī)劃現(xiàn)狀年為2005年,任務(wù)完成年為2008年,即到2008年完成我國(guó)中部的湖北、湖南、江西和安徽四省139處大型排澇泵站的更新改造任務(wù),共改造、擴(kuò)建和拆除重建泵站478座(改造412座、擴(kuò)建17座、拆除重建49座),裝機(jī)3450臺(tái)、裝機(jī)功率110.69萬(wàn)kW、設(shè)計(jì)流量11421m3/s,總投資為63.93億元(平均單位千瓦投資0.58萬(wàn)元/kW)。
(2)實(shí)施情況
為確保中部四省大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目順利實(shí)施,國(guó)家發(fā)展改革委和水利部聯(lián)合頒布了《大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目管理辦法》,并按國(guó)家基本建設(shè)程序,先后進(jìn)行了泵站更新改造安全鑒定、可行性研究、初步設(shè)計(jì)等工作,最后經(jīng)審查、復(fù)核和批復(fù),中部140處(經(jīng)國(guó)家發(fā)展改革委和水利部同意增加河南省1處)大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目總投資約68億元,其中中央補(bǔ)助投資34億元。投資計(jì)劃于2006年下達(dá)后,正式啟動(dòng)實(shí)施中部地區(qū)大型排澇泵站更新改造項(xiàng)目。2008年底投資計(jì)劃全部下達(dá)完畢,2010年140處大型排澇泵站基本完成了更新改造任務(wù)。
3.3 全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃
(1)規(guī)劃情況
2009年初,中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心編制完成《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》(初稿),經(jīng)規(guī)劃復(fù)核和征求各地意見(jiàn)后,2009年5月形成規(guī)劃送審稿;2009年7月經(jīng)水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織有關(guān)專家審查后,做了進(jìn)一步修改;2009年12月~2010年8月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)國(guó)家投資評(píng)估中心組織有關(guān)專家進(jìn)行了評(píng)估,根據(jù)評(píng)估意見(jiàn)再次修改;2011年5月國(guó)家發(fā)展改革委和水利部聯(lián)合印發(fā)《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造方案》。依據(jù)方案,規(guī)劃現(xiàn)狀年為2008年,任務(wù)完成年為2015年,即到2015年完成全國(guó)251處大型灌溉排水泵站更新改造任務(wù),共更新改造其中的骨干泵站和重要泵站1936座(改造1267座、拆除重建669座),共裝機(jī)12100臺(tái)、裝機(jī)功率298.10萬(wàn)kW、設(shè)計(jì)流量13480m3/s,總投資180.02億元(平均單位千瓦投資0.60萬(wàn)元)。
(2)實(shí)施情況
2009年初,《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》初稿完成后,為配合國(guó)家“拉動(dòng)內(nèi)需”計(jì)劃的實(shí)施,水利部提前啟動(dòng)了列入《全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》(初稿)中的99處大型灌溉排水泵站更新改造項(xiàng)目,2010~2015年繼續(xù)投資實(shí)施了全國(guó)大型灌溉排水泵站更新改造項(xiàng)目。截止2015年7月,已累計(jì)下達(dá)投資147.49億元,其中中央補(bǔ)助投資87億元。截止2015年9月底,全國(guó)251處大型灌溉排水泵站更新改造項(xiàng)目,其中226處已下達(dá)了投資計(jì)劃,有158處的中央補(bǔ)助投資計(jì)劃已下達(dá)完畢。目前,約有100多處大型灌溉排水泵站更新改造工程已基本完成了更新改造任務(wù),其余已下達(dá)投資的泵站更新改造項(xiàng)目正在有序進(jìn)行。未下達(dá)投資的項(xiàng)目基本完成了更新改造安全鑒定、可行性研究、初步設(shè)計(jì)等前期工作,做好了更新改造實(shí)施的準(zhǔn)備。
3.4 更新改造效果
大型灌溉排水泵站更新改造經(jīng)過(guò)更新改造,工程效益與社會(huì)效益逐步顯現(xiàn),主要成效如下:
(1)基本上解決了機(jī)電設(shè)備老化和建筑物破損失修問(wèn)題。泵站更新改造后,建筑物完好率和設(shè)備完好率從改造前不足70%,分別提高到90%和95%以上;安全運(yùn)行率從改造前不足80%提高到98%及以上,極大地提高了泵站運(yùn)行的安全可靠性。
(2)恢復(fù)和提高了灌溉排水標(biāo)準(zhǔn)。泵站更新改造后,灌溉保證率達(dá)到《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50288)的規(guī)定,排澇標(biāo)準(zhǔn)普遍由改造前的3~5年一遇提高到10年一遇,為國(guó)家糧食安全、防洪安全、供水安全等提供了強(qiáng)有力的保障,促進(jìn)了農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
(3)提高了裝置效率,降低了能源單耗。泵站更新改造后,裝置效率由改造前的40%左右提高到平均60%以上,高的達(dá)到了75%以上;能源單耗由改造前6.8kWh/ktm左右降低到平均4.53kWh/ktm以下,低的降到了3.6kWh/ktm以下,節(jié)能效益顯著。
(4)泵站自動(dòng)化水平得到提高,泵站環(huán)境得到極大改善。通過(guò)更新改造,部分泵站實(shí)現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控、保護(hù),視頻監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信和管理信息化等,大大提高了運(yùn)行安全,減少了運(yùn)行維護(hù)工作量及費(fèi)用,提高了工程管理效益和管理水平。在工程改造的同時(shí),進(jìn)行了泵站環(huán)境建設(shè),站區(qū)道路、綠化、環(huán)境得到極大改善,促進(jìn)和帶動(dòng)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。
4.灌溉排水泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
灌溉排水泵站的發(fā)展,離不開泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。我國(guó)近30多年來(lái),在泵站工程方面持續(xù)不斷地開展了科學(xué)研究及試點(diǎn)應(yīng)用等工作,取得了一大批成果,積累許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。為了保證取得的成果和經(jīng)驗(yàn)在更大的范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用,以進(jìn)一步發(fā)揮和提高泵站工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益,原水電部于1985年制訂頒布了《泵站技術(shù)改造導(dǎo)則》(SD 140-85)和《泵站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(SD 140-85),于1986年制訂頒布了《泵站技術(shù)規(guī)范》(SD 204-86),包括泵站設(shè)計(jì)、泵站安裝、泵站驗(yàn)收和泵站技術(shù)管理等分冊(cè)。泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)30年的建設(shè)和發(fā)展,目前我國(guó)已頒布實(shí)施的泵站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50265-2010)、《泵站更新改造技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50560-2009)、《水利泵站施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB/T 51033-2014)、《泵站設(shè)備安裝及驗(yàn)收規(guī)范》(SL 317-2015)、《泵站技術(shù)管理規(guī)程》(GB/T 30948-2014)、《泵站安全鑒定規(guī)程》(SL 316-2015)、《泵站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與安全檢測(cè)規(guī)程》(SL 548-2012)、《灌溉排水泵站機(jī)電設(shè)備報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》(SL 510-2010)、《泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控與信息系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》(SL 583-2012)和《潛水泵站技術(shù)規(guī)范》(SL 584-2012)等10項(xiàng),涉及泵站工程的設(shè)計(jì)、施工安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行管理、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、安全評(píng)價(jià)、更新改造等各個(gè)方面,初步形成泵站標(biāo)準(zhǔn)化體系。通過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)的制定和貫徹,建立了一支泵站標(biāo)準(zhǔn)化隊(duì)伍,極大地規(guī)范和指導(dǎo)了灌溉排水泵站建設(shè)與運(yùn)行管理工作,對(duì)促進(jìn)我國(guó)泵站工程技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展正在發(fā)揮并將繼續(xù)發(fā)揮積極作用。
5.灌溉排水泵站技術(shù)研究及推廣應(yīng)用
(1)灌區(qū)大型泵站改造關(guān)鍵技術(shù)研究
為解決大中型灌溉排水泵站更新改造中存在的一些技術(shù)問(wèn)題,在“十一五”期間,科技部和水利部首次將泵站方面的技術(shù)研究項(xiàng)目——“灌區(qū)大型泵站改造關(guān)鍵技術(shù)研究”課題納入“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃。中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合武漢大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、河海大學(xué)和揚(yáng)州大學(xué)等院校承擔(dān)了該課題的研究任務(wù),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,在全面調(diào)研全國(guó)大中型灌溉排水泵站老化狀況及更新改造情況的基礎(chǔ)上,選擇典型泵站,系統(tǒng)開展了泵站技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系及其綜合評(píng)價(jià)方法、泵站工程老化及設(shè)備故障診斷方法、泵站系統(tǒng)模擬仿真及測(cè)試技術(shù)、泵站系統(tǒng)優(yōu)化配套與運(yùn)行管理技術(shù)的研究,提出了大型泵站技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系及綜合評(píng)價(jià)方法1套;建立了泵站工程老化及設(shè)備故障診斷方法、泵站系統(tǒng)模擬仿真及測(cè)試技術(shù)、泵站系統(tǒng)優(yōu)化配套與運(yùn)行管理技術(shù)各1套;獲得泵站老化及設(shè)備故障診斷方法和泵站測(cè)試技術(shù)等方面的專利6項(xiàng);獲得泵站老化及設(shè)備故障診斷、泵站裝置系統(tǒng)水力優(yōu)化設(shè)計(jì)、泵系統(tǒng)運(yùn)行仿真和灌區(qū)泵站運(yùn)行管理決策支持系統(tǒng)等方面的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)10件;制修訂《泵站更新改造技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng);所取得的成果在試點(diǎn)泵站——山西大禹渡泵站和安徽鳳凰頸泵站的更新改造工程應(yīng)用后,裝置效率平均提高10%左右,能源單耗降低1.0kWh/ktm以上,泵站運(yùn)行安全性大大提高,節(jié)能效果顯著。
(2)大中型灌溉排水泵站改造與高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究
在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃——“灌區(qū)大型泵站改造關(guān)鍵技術(shù)研究”課題研究取得良好效果的基礎(chǔ)上,中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)和河海大學(xué)等院校又承擔(dān)了“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃——“大中型灌溉排水泵站改造與高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究”課題。從2012年開始,開展了離心泵裝置系統(tǒng)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、軸流泵裝置系統(tǒng)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、泵站運(yùn)行調(diào)控與節(jié)能技術(shù)、高性能水泵水力模型系列型譜、泵站標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和排灌泵站改造與高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)工程應(yīng)用等方面的研究;目前,課題研究取得了許多研究與應(yīng)用成果,其中,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心等單位取得的“大流量雙吸離心泵壓力脈動(dòng)調(diào)控與節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果,顯著提高了離心泵機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性,降低了機(jī)組綜合運(yùn)行能耗,增強(qiáng)了供水保障能力,提高了灌溉保證率,為大型泵站安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。經(jīng)教育部組織的專家鑒定委員會(huì)鑒定,該成果推動(dòng)了我國(guó)雙吸離心泵理論與技術(shù)的創(chuàng)新,總體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,2014年1月榮獲教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
(3)技術(shù)推廣應(yīng)用
2010年以來(lái),水利部高度重視水利科技推廣工作,連續(xù)6年將“節(jié)水灌溉水源工程(泵站)運(yùn)行調(diào)度技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1027)、“水泵抗磨蝕綜合防治技術(shù)”(項(xiàng)目號(hào):TG1124)、“新型復(fù)合材料拍門技術(shù)”(項(xiàng)目號(hào):TG1125)、“灌溉泵站更新改造水泵選型優(yōu)化技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1215)、“大型泵站水泵機(jī)組運(yùn)行工況‘雙調(diào)’技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1306)、“灌溉泵站離心泵機(jī)組調(diào)速技術(shù)推廣”(項(xiàng)目號(hào):TG1514)等項(xiàng)目列入國(guó)家水利科技推廣計(jì)劃。中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心聯(lián)合有關(guān)單位承擔(dān)了上述6項(xiàng)技術(shù)的推廣任務(wù),在山西、安徽、湖北等10多個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)的近百座大中型灌溉排水泵站更新改造工程中進(jìn)行了推廣應(yīng)用,提高泵站裝置效率3~5個(gè)百分點(diǎn)以上,平均降低能源單耗0.2kWh/ktm以上,不僅節(jié)能效果顯著,還大大提高了泵站運(yùn)行的安全可靠性和穩(wěn)定性。
6.灌溉排水泵站建設(shè)與運(yùn)行管理展望
雖然我國(guó)灌溉排水泵站建設(shè)取得了巨大成就,其數(shù)量及裝機(jī)功率等在世界上占有一席之地,但是,我國(guó)灌溉排水泵站的技術(shù)裝備水平和運(yùn)行管理水平等與美國(guó)、荷蘭、日本等世界上灌溉排水泵站發(fā)達(dá)的國(guó)家相比,還存在一定的差距。但是,隨著全球氣候的變暖、旱澇等災(zāi)害發(fā)生頻次的不斷增多、水資源短缺及地區(qū)水資源不平衡等問(wèn)題更加突出,我國(guó)各級(jí)政府及部門將對(duì)灌溉排水泵站事業(yè)越來(lái)越重視,建設(shè)投入、管理投入和科研投入將不斷加大,人才隊(duì)伍建設(shè)不斷加強(qiáng),我們的泵站事業(yè)將得到快速發(fā)展,建設(shè)與運(yùn)行管理水平將逐步達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
(1)擴(kuò)大泵站更新改造范圍,進(jìn)一步完善灌溉排水體系
“十一五”、“十二五”期間,國(guó)家投入大筆資金對(duì)大型灌溉排水泵站實(shí)施了更新改造,使大型灌溉排水泵站在保證國(guó)家糧食安全、防洪安全、供水安全等領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。中小型灌溉排水泵站是大型灌溉排水泵站、蓄水、輸水、調(diào)(引)水等工程的延伸和發(fā)揮效益的載體,但是,中小型灌溉排水泵站設(shè)備老化和建筑物破損失修等問(wèn)題還未得到有效解決。因此,“十三五”乃至“十四五”期間,國(guó)家對(duì)灌溉排水泵站更新改造的投入力度將不斷加大,在改造大型灌溉排水泵站的同時(shí),擴(kuò)大泵站更新改造范圍,實(shí)施中小型灌溉排水泵站更新改造,以進(jìn)一步完善我國(guó)灌溉排水體系。
(2)實(shí)現(xiàn)泵站“安全、高效、經(jīng)濟(jì)” 運(yùn)行
目前,我國(guó)灌溉排水泵站更新改造主要是以解決工程安全問(wèn)題和恢復(fù)泵站提排水能力為主,但是,部分泵站由于受資金、技術(shù)等原因限制,改造后裝置效率提高的不明顯、優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度等經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式不能有效實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,對(duì)灌溉排水水的實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性等要求越來(lái)越高;節(jié)約型社會(huì)建設(shè),對(duì)泵站節(jié)能的要求也越來(lái)越高。因此,下一步的灌溉排水泵站更新改造,在解決泵站安全問(wèn)題和恢復(fù)泵站提排水能力的同時(shí),還應(yīng)將解決泵站“高效、經(jīng)濟(jì)”等問(wèn)題作為重點(diǎn),以真正實(shí)現(xiàn)泵站“安全、高效、經(jīng)濟(jì)”運(yùn)行。
(3)實(shí)現(xiàn)泵站工程運(yùn)行智能化和管理信息化
泵站自動(dòng)化與信息化是為泵站工程管理服務(wù)的,是提升泵站運(yùn)行效率的科學(xué)管理手段,是泵站技術(shù)發(fā)展與科學(xué)管理過(guò)程中必要的系統(tǒng)之一。隨著自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的發(fā)展,智能設(shè)備在泵站自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)中應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛,將有效實(shí)現(xiàn)泵站工程運(yùn)行智能化和管理信息化。如在泵站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中增加主機(jī)組振動(dòng)、擺度、噪音等智能監(jiān)測(cè)設(shè)備,并在泵站管理信息系統(tǒng)中建立故障分析處理數(shù)據(jù)庫(kù)等,以實(shí)現(xiàn)泵站檢修由傳統(tǒng)的計(jì)劃?rùn)z修轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)檢修,即由智能設(shè)備采集泵站主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),傳輸?shù)奖谜咀詣?dòng)化與信息化系統(tǒng)進(jìn)行處理,自動(dòng)識(shí)別設(shè)備是否需要進(jìn)行檢修。
(4)泵站工程將進(jìn)一步大型化及多功能化
目前,針對(duì)水資源短缺及地區(qū)水資源不平衡等問(wèn)題,國(guó)家建成了以梯級(jí)泵站提水為主的南水北調(diào)東線工程,各地也正在建設(shè)或規(guī)劃建設(shè)一批集農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)居民生活用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水為一體的超大型泵站提水+調(diào)(引)水工程。如正在建設(shè)的山西省小浪底引黃工程地下泵站,擬裝設(shè)6臺(tái)立式、單吸、三級(jí)蝸殼式離心泵,設(shè)計(jì)揚(yáng)程251m,單機(jī)設(shè)計(jì)流量5.0m3/s,單機(jī)配套功率約1.6萬(wàn)kW。隨著這些超大型提水泵站的建成,我國(guó)地區(qū)之間水資源不平衡問(wèn)題將得到有效緩解,農(nóng)業(yè)灌溉等用水得到進(jìn)一步保證。
(5)水泵效率及可靠性、穩(wěn)定性將進(jìn)一步提高
目前,我國(guó)研制開發(fā)的水泵模型性能基本上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,但是水泵制造水平與世界先進(jìn)水平還存在一定的差距,一些要求較高的泵站工程往往采用進(jìn)口水泵,這一問(wèn)題引起了泵站行業(yè)和水泵制造行業(yè)的高度重視,正在努力改變這種現(xiàn)狀。隨著我國(guó)水泵科研水平、制造工藝水平、所用材料的制造水平等的不斷提高,加之中外合資及引進(jìn)消化世界上先進(jìn)的水泵制造技術(shù)及材料技術(shù),灌溉排水泵站將能大量用上效率及可靠性、穩(wěn)定性更高的且經(jīng)濟(jì)的水泵,以進(jìn)一步提高我國(guó)灌溉排水泵站技術(shù)裝備水平。