统筹优化法在景电灌区建管中的应用

2017-01-19贾广钰

中国水利 2017年9期

关键词：干渠扬程溢流

贾广钰

（甘肃省景泰川电力提灌管理局，730400，景泰）

工作交流

统筹优化法在景电灌区建管中的应用

贾广钰

（甘肃省景泰川电力提灌管理局，730400，景泰）

统筹优化；灌区管理；更新改造；景电工程

甘肃省景泰川电力提灌工程（以下简称“景电工程”）是一座跨省（自治区）、高扬程、多梯级、大流量的大Ⅱ型电力提灌工程。该工程地处西北寒旱地区，灌区内建筑物及设备由于所处特殊的工作环境，常遭受一些盐类侵蚀及冻融破坏的影响，造成一些土建工程裂化损坏及主要设备不断老化，严重影响灌区的正常运行，制约灌区工程效益的正常发挥。为解决这一问题，甘肃省景泰川电力提灌管理局在水利部及省水利厅的大力支持下，坚持统筹优化原则相继对景电一期灌区进行续建配套与节水改造作业，对景电一、二期大泵站设备进行改造升级，为景电灌区及周边地区经济社会发展提供了基础保障。景电工程几代技术人员采用统筹优化的方法，有效利用工程建设和更新改造资金，在工程建设和工程运行管理中积极采用新技术、新设备、新材料、新手段和新方法，以最少的资金完成了更多的改造项目和工程量，取得了灌区经济效益和生态环境相统一、相促进的良好效果。

一、景电工程概况

景电工程设计流量 28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，设有泵站43座，总装机容量25.97万kW，设计灌溉面积97.67万亩（1亩=1/15 hm2，下同）。景电工程采用总体规划、分期建设的方案，先后建成了景电一期、景电二期和景电二期延伸向民勤调水工程。其中，景电一期工程是一个独立的供水系统，景电二期和民调工程共用一个提水系统。40多年来，景电工程对灌区经济社会发展和生态文明建设发挥了不可替代的水利支撑作用，并产生了显著的经济效益、社会效益和生态效益。

①景电一期工程：设计流量10.6 m3/s，加大流量12 m3/s，年提水量1.48亿m3。建成泵站13座，装机容量6.7万kW，总扬程472 m，设计灌溉面积30.42万亩。

②景电二期工程：设计流量18 m3/s，加大流量21 m3/s，年提水量2.66亿 m3。建成泵站 30座，装机容量19.27万kW，总扬程713 m，设计灌溉面积52.05万亩。

③景电二期延伸向民勤调水工程：利用景电二期工程的灌溉间隙和空闲流量向民勤县调水，缓解民勤水资源枯竭、生态环境恶化趋势的应急工程。工程设计流量6 m3/s，年调水量6 100万m3，恢复灌溉面积15.2万亩。

二、统筹优化法基本理论

统筹优化法，即综合分析全局工程目标组成，将复杂工程目标分解成简单的子项目目标，统筹考虑系统全局最优条件，将子项目目标与整体规划目标进行统筹优化，以期在有限可供选择方案中找到使总工程目标最优的方案，解决许多实际问题中非线性优化及组合问题。

统筹优化法是一种科学的计划管理技术，在水利工程建设与管理过程中，采用系统的观点和方法，统筹找出工程建设与运行管理中相关方面的内在联系，以最小的投入取得最好的经济、环境效益，降低劳动强度，节省人力，建设以人为本、人水和谐、环境友好型工程。

三、统筹优化法在工程建设和更新改造中的应用

1.土石方开挖综合有效利用

景电一期工程建于 20世纪 60年代末，受当时经济条件和技术水平的限制，主要依靠人背肩挑和人力架子车施工，且总干渠多穿行于石山沟壑，沿工程渠线没有施工和运行管理道路，甚至有些地段行人都难以通过，填方段的渠堤也很单薄，给后期工程的运行管理和更新改造带来巨大困难。在改造项目中开展沿渠道路工程建设时，基于统筹优化原则，采取3种工程措施：一是把开采石料与修建施工临时道路和永久道路结合起来；二是利用产生的弃渣加固渠堤，填筑路基；三是将挖出的块石用于工程改造施工。通过以上方式，节约了大量资金，降低了工程造价；将废弃物回收再利用，保护了生态环境。改造后的渠道面貌焕然一新，为以后工程运行管理和降低运行成本打下了坚实基础。另外，沿渠道路的开通还要与农村人居环境改善、城镇建设、生产交通相结合，努力使有限的投资获得最大化的效益，为现代化灌区建设奠定基础。

在泵站、渠道及其建筑物改造施工中均会产生大量的弃土弃渣，改造施工前要提前制订弃土弃渣利用方案。一是渠道及建筑物改造过程中产生的弃土弃渣，可用于就近填方渠道渠堤加固、沿渠道路加宽；二是泵站厂区整理改造中产生的弃土弃渣，可用于泵站周围防洪堤加固、绿化造地、修整厂区周边环境；三是蓄水池开挖中产生的弃土弃渣，可用于修路、加固渠堤等。

2.工程更新改造中材料回收再利用

在工程更新改造过程中坚持修旧利废的原则，对所拆除的数量可观的旧钢管、旧混凝土管和旧混凝土预制板进行有效利用。由于泵站的扬程和管道所处的位置不同，钢管的设计壁厚也不相同，在泵站压力管道更换中，把从高扬程泵站和压力高的地段拆除的旧钢管，经整修和防腐涂护后安装到低扬程泵站或压力低的地段。同时，部分旧混凝土管可就近用于沿渠道路排洪涵管修建，旧混凝土板可就近用于衬砌泵站厂区护坡和管槽。这些举措降低了工程改造成本，改善了泵站运行条件，美化了泵站环境。

3.完善事故泄水设施

景电工程是多梯级大流量的提灌工程，难免发生泵站事故溢流和垮渠问题。原泵站的溢流堰多设置在天然沟道处，泵站溢流不但造成水量损失，而且冲毁沟道两侧的土地或附着物。另外，由于泵站之间的渠道过长，若发生垮渠事故，事故点上游渠道内的水将从事故处泄流带来更多问题，一是扩大冲毁程度，二是要等待渠内的水全部泄完才能抢修，三是冲毁泄水沟道两侧的农田和附着物。针对这一状况，在二期总干七泵站溢流堰处修建5万m3溢流蓄水池，当出现垮渠事故时，将溢流水存放于蓄水池，当事故处理结束后，再用潜水泵反抽到附近渠道。近年，该水池每年启用2～3次，按2010年七泵站溢流冲毁农田赔偿60万元测算，每年可减少损失120万～180万元。

4.在灌区适当位置拟修建调蓄水池

近年灌区种植结构失衡致使灌区需水量尤其是高峰期需水量不断增加，虽然景电一、二期的泵站和渠道提水输水能力通过适当扩容有所提高，但仍然不能完全满足用水高峰时的需求。通过统筹优化采取补充措施，即在灌区适当位置尽可能多地修建调蓄水池，在需水量低峰期存水（如每年3—5月）、高峰期（6—8月）放水灌溉，相当于扩大了提水输水能力。同时如果把调蓄水池与灌区推行的高效节水（如滴灌）结合起来，可避免重复建设蓄水池，又不需建设加压泵站，减少了运行成本，达到了一举多得效果。

四、统筹优化法在工程运行管理中的应用

1.采用“分段分所”管理办法，提高水的利用率

景电一、二期工程支渠水利用率考核管理分解到8个水管所（一期灌区3个，二期灌区5个），责任主体清楚，但总干渠水利用率考核责任主体不明确，相关部门有机电处（运行中溢流）、工程处（垮渠、渗漏等水量损失）、灌溉处（从总干渠取水计量准确程度）。为厘清责任主体，提高水的利用率，采取了“分段分所”管理办法，即按照各水管所在总干渠取水区间的用水量，把总干渠水利用率和支渠水利用率捆绑落实到水管所。具体办法是在渠首泵站和两个水管所之间的泵站压力管道上安装电磁流量计，进行水量计量，以上下游水量差为各水管所的取水量，以此对各水管所进行总干渠和支渠水利用率考核。

2.拟将能耗指标考核落实到泵站，努力降低电力能源消耗

景电一、二期工程是高耗能的电力提水工程，电力消耗在工程运行成本中占比很大，能源消耗考核指标分别按全年平均单方水的能源消耗量确定。为了调动基层泵站降低能耗的积极性，需把能源消耗指标考核落到每个泵站。要注意的问题是每一个泵站因机组配置、管线布置和扬程都有所不同，因此只能用每个泵站当年能耗和前几年能耗的比较进行考核。

3.搞好沿渠道路修建和林带恢复，加强工程保护区管理

景电一期干渠、支渠和二期干渠多无沿渠道路，一、二期工程支渠林带由于病虫害等原因大面积死亡，虽然按规定划分了管理保护范围、埋设了界桩并办理了土地使用证，但灌区群众侵占工程管理区的情况仍时有发生。为防止保护区被侵占，需结合工程改造工作大力推进沿渠道路修建，同时积极协调当地政府，共同完成渠道和沿渠道路两侧林带的种植和管护。