統(tǒng)籌優(yōu)化法在景電灌區(qū)建管中的應(yīng)用

賈廣鈺

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，730400，景泰）

工作交流

統(tǒng)籌優(yōu)化法在景電灌區(qū)建管中的應(yīng)用

賈廣鈺

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，730400，景泰）

統(tǒng)籌優(yōu)化；灌區(qū)管理；更新改造；景電工程

甘肅省景泰川電力提灌工程（以下簡稱“景電工程”）是一座跨?。ㄗ灾螀^(qū)）、高揚(yáng)程、多梯級、大流量的大Ⅱ型電力提灌工程。該工程地處西北寒旱地區(qū)，灌區(qū)內(nèi)建筑物及設(shè)備由于所處特殊的工作環(huán)境，常遭受一些鹽類侵蝕及凍融破壞的影響，造成一些土建工程裂化損壞及主要設(shè)備不斷老化，嚴(yán)重影響灌區(qū)的正常運(yùn)行，制約灌區(qū)工程效益的正常發(fā)揮。為解決這一問題，甘肅省景泰川電力提灌管理局在水利部及省水利廳的大力支持下，堅持統(tǒng)籌優(yōu)化原則相繼對景電一期灌區(qū)進(jìn)行續(xù)建配套與節(jié)水改造作業(yè)，對景電一、二期大泵站設(shè)備進(jìn)行改造升級，為景電灌區(qū)及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。景電工程幾代技術(shù)人員采用統(tǒng)籌優(yōu)化的方法，有效利用工程建設(shè)和更新改造資金，在工程建設(shè)和工程運(yùn)行管理中積極采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新手段和新方法，以最少的資金完成了更多的改造項目和工程量，取得了灌區(qū)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境相統(tǒng)一、相促進(jìn)的良好效果。

一、景電工程概況

景電工程設(shè)計流量 28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，設(shè)有泵站43座，總裝機(jī)容量25.97萬kW，設(shè)計灌溉面積97.67萬畝（1畝=1/15 hm2，下同）。景電工程采用總體規(guī)劃、分期建設(shè)的方案，先后建成了景電一期、景電二期和景電二期延伸向民勤調(diào)水工程。其中，景電一期工程是一個獨(dú)立的供水系統(tǒng)，景電二期和民調(diào)工程共用一個提水系統(tǒng)。40多年來，景電工程對灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)發(fā)揮了不可替代的水利支撐作用，并產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。

①景電一期工程：設(shè)計流量10.6 m3/s，加大流量12 m3/s，年提水量1.48億m3。建成泵站13座，裝機(jī)容量6.7萬kW，總揚(yáng)程472 m，設(shè)計灌溉面積30.42萬畝。

②景電二期工程：設(shè)計流量18 m3/s，加大流量21 m3/s，年提水量2.66億 m3。建成泵站 30座，裝機(jī)容量19.27萬kW，總揚(yáng)程713 m，設(shè)計灌溉面積52.05萬畝。

③景電二期延伸向民勤調(diào)水工程：利用景電二期工程的灌溉間隙和空閑流量向民勤縣調(diào)水，緩解民勤水資源枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化趨勢的應(yīng)急工程。工程設(shè)計流量6 m3/s，年調(diào)水量6 100萬m3，恢復(fù)灌溉面積15.2萬畝。

二、統(tǒng)籌優(yōu)化法基本理論

統(tǒng)籌優(yōu)化法，即綜合分析全局工程目標(biāo)組成，將復(fù)雜工程目標(biāo)分解成簡單的子項目目標(biāo)，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)全局最優(yōu)條件，將子項目目標(biāo)與整體規(guī)劃目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，以期在有限可供選擇方案中找到使總工程目標(biāo)最優(yōu)的方案，解決許多實際問題中非線性優(yōu)化及組合問題。

統(tǒng)籌優(yōu)化法是一種科學(xué)的計劃管理技術(shù)，在水利工程建設(shè)與管理過程中，采用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，統(tǒng)籌找出工程建設(shè)與運(yùn)行管理中相關(guān)方面的內(nèi)在聯(lián)系，以最小的投入取得最好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，降低勞動強(qiáng)度，節(jié)省人力，建設(shè)以人為本、人水和諧、環(huán)境友好型工程。

三、統(tǒng)籌優(yōu)化法在工程建設(shè)和更新改造中的應(yīng)用

1.土石方開挖綜合有效利用

景電一期工程建于 20世紀(jì) 60年代末，受當(dāng)時經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平的限制，主要依靠人背肩挑和人力架子車施工，且總干渠多穿行于石山溝壑，沿工程渠線沒有施工和運(yùn)行管理道路，甚至有些地段行人都難以通過，填方段的渠堤也很單薄，給后期工程的運(yùn)行管理和更新改造帶來巨大困難。在改造項目中開展沿渠道路工程建設(shè)時，基于統(tǒng)籌優(yōu)化原則，采取3種工程措施：一是把開采石料與修建施工臨時道路和永久道路結(jié)合起來；二是利用產(chǎn)生的棄渣加固渠堤，填筑路基；三是將挖出的塊石用于工程改造施工。通過以上方式，節(jié)約了大量資金，降低了工程造價；將廢棄物回收再利用，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。改造后的渠道面貌煥然一新，為以后工程運(yùn)行管理和降低運(yùn)行成本打下了堅實基礎(chǔ)。另外，沿渠道路的開通還要與農(nóng)村人居環(huán)境改善、城鎮(zhèn)建設(shè)、生產(chǎn)交通相結(jié)合，努力使有限的投資獲得最大化的效益，為現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

在泵站、渠道及其建筑物改造施工中均會產(chǎn)生大量的棄土棄渣，改造施工前要提前制訂棄土棄渣利用方案。一是渠道及建筑物改造過程中產(chǎn)生的棄土棄渣，可用于就近填方渠道渠堤加固、沿渠道路加寬；二是泵站廠區(qū)整理改造中產(chǎn)生的棄土棄渣，可用于泵站周圍防洪堤加固、綠化造地、修整廠區(qū)周邊環(huán)境；三是蓄水池開挖中產(chǎn)生的棄土棄渣，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

在工程更新改造過程中堅持修舊利廢的原則，對所拆除的數(shù)量可觀的舊鋼管、舊混凝土管和舊混凝土預(yù)制板進(jìn)行有效利用。由于泵站的揚(yáng)程和管道所處的位置不同，鋼管的設(shè)計壁厚也不相同，在泵站壓力管道更換中，把從高揚(yáng)程泵站和壓力高的地段拆除的舊鋼管，經(jīng)整修和防腐涂護(hù)后安裝到低揚(yáng)程泵站或壓力低的地段。同時，部分舊混凝土管可就近用于沿渠道路排洪涵管修建，舊混凝土板可就近用于襯砌泵站廠區(qū)護(hù)坡和管槽。這些舉措降低了工程改造成本，改善了泵站運(yùn)行條件，美化了泵站環(huán)境。

3.完善事故泄水設(shè)施

景電工程是多梯級大流量的提灌工程，難免發(fā)生泵站事故溢流和垮渠問題。原泵站的溢流堰多設(shè)置在天然溝道處，泵站溢流不但造成水量損失，而且沖毀溝道兩側(cè)的土地或附著物。另外，由于泵站之間的渠道過長，若發(fā)生垮渠事故，事故點(diǎn)上游渠道內(nèi)的水將從事故處泄流帶來更多問題，一是擴(kuò)大沖毀程度，二是要等待渠內(nèi)的水全部泄完才能搶修，三是沖毀泄水溝道兩側(cè)的農(nóng)田和附著物。針對這一狀況，在二期總干七泵站溢流堰處修建5萬m3溢流蓄水池，當(dāng)出現(xiàn)垮渠事故時，將溢流水存放于蓄水池，當(dāng)事故處理結(jié)束后，再用潛水泵反抽到附近渠道。近年，該水池每年啟用2～3次，按2010年七泵站溢流沖毀農(nóng)田賠償60萬元測算，每年可減少損失120萬～180萬元。

4.在灌區(qū)適當(dāng)位置擬修建調(diào)蓄水池

近年灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)失衡致使灌區(qū)需水量尤其是高峰期需水量不斷增加，雖然景電一、二期的泵站和渠道提水輸水能力通過適當(dāng)擴(kuò)容有所提高，但仍然不能完全滿足用水高峰時的需求。通過統(tǒng)籌優(yōu)化采取補(bǔ)充措施，即在灌區(qū)適當(dāng)位置盡可能多地修建調(diào)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，相當(dāng)于擴(kuò)大了提水輸水能力。同時如果把調(diào)蓄水池與灌區(qū)推行的高效節(jié)水（如滴灌）結(jié)合起來，可避免重復(fù)建設(shè)蓄水池，又不需建設(shè)加壓泵站，減少了運(yùn)行成本，達(dá)到了一舉多得效果。

四、統(tǒng)籌優(yōu)化法在工程運(yùn)行管理中的應(yīng)用

1.采用“分段分所”管理辦法，提高水的利用率

景電一、二期工程支渠水利用率考核管理分解到8個水管所（一期灌區(qū)3個，二期灌區(qū)5個），責(zé)任主體清楚，但總干渠水利用率考核責(zé)任主體不明確，相關(guān)部門有機(jī)電處（運(yùn)行中溢流）、工程處（垮渠、滲漏等水量損失）、灌溉處（從總干渠取水計量準(zhǔn)確程度）。為厘清責(zé)任主體，提高水的利用率，采取了“分段分所”管理辦法，即按照各水管所在總干渠取水區(qū)間的用水量，把總干渠水利用率和支渠水利用率捆綁落實到水管所。具體辦法是在渠首泵站和兩個水管所之間的泵站壓力管道上安裝電磁流量計，進(jìn)行水量計量，以上下游水量差為各水管所的取水量，以此對各水管所進(jìn)行總干渠和支渠水利用率考核。

2.擬將能耗指標(biāo)考核落實到泵站，努力降低電力能源消耗

景電一、二期工程是高耗能的電力提水工程，電力消耗在工程運(yùn)行成本中占比很大，能源消耗考核指標(biāo)分別按全年平均單方水的能源消耗量確定。為了調(diào)動基層泵站降低能耗的積極性，需把能源消耗指標(biāo)考核落到每個泵站。要注意的問題是每一個泵站因機(jī)組配置、管線布置和揚(yáng)程都有所不同，因此只能用每個泵站當(dāng)年能耗和前幾年能耗的比較進(jìn)行考核。

3.搞好沿渠道路修建和林帶恢復(fù)，加強(qiáng)工程保護(hù)區(qū)管理

景電一期干渠、支渠和二期干渠多無沿渠道路，一、二期工程支渠林帶由于病蟲害等原因大面積死亡，雖然按規(guī)定劃分了管理保護(hù)范圍、埋設(shè)了界樁并辦理了土地使用證，但灌區(qū)群眾侵占工程管理區(qū)的情況仍時有發(fā)生。為防止保護(hù)區(qū)被侵占，需結(jié)合工程改造工作大力推進(jìn)沿渠道路修建，同時積極協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣餐瓿汕篮脱厍缆穬蓚?cè)林帶的種植和管護(hù)。

五、結(jié) 語

在水利工程建設(shè)管理中應(yīng)用統(tǒng)籌優(yōu)化法，將工程建設(shè)、運(yùn)行管理有機(jī)結(jié)合、整體考慮，使投資最省、環(huán)境保護(hù)最佳、整體效果達(dá)到最優(yōu)。景電工程在建設(shè)和管理中成功地應(yīng)用統(tǒng)籌優(yōu)化法，效果明顯，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，這說明統(tǒng)籌優(yōu)化法在大型灌區(qū)工程建設(shè)與管理中有重要指導(dǎo)意義和使用價值。 ■

[1]楊煥奎.景電工程的安全運(yùn)行管理[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2013（10）.

[2]王國重.多目標(biāo)優(yōu)化法在磨溝小流域綜合治理中的應(yīng)用研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[3]徐德輝，李宗禮，劉蕾.景電灌區(qū)發(fā)展高效節(jié)水灌溉的對策研究[J].人民黃河，2011（10）.

責(zé)任編輯 張金慧

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1000-1123（2017）09-0049-02

2017-03-27

賈廣鈺，正高級工程師，副局長。