關于西浚灌區(qū)機電井智能化取水計量設施運行管理的實踐思考

郭宏星

（甘肅省張掖市甘州區(qū)西浚灌區(qū)水利管理處，甘肅 張掖 734000）

1 灌區(qū)基本情況

1.1 地理位置

張掖市甘州區(qū)西浚灌區(qū)位于張掖市甘州區(qū)西端，控制面積264.59km2，東接黑河，南連甘浚鎮(zhèn)，西與臨澤縣沙河鎮(zhèn)為鄰，北接臨澤縣鴨暖鎮(zhèn)。呈凸形地帶，地勢起伏不平，西南高、東北低。轄區(qū)灌溉面積20500hm2，轄沙井、明永兩個鎮(zhèn)，40個行政村和25個機關農(nóng)林場，常住人口3.3萬人。灌區(qū)以引黑河水灌溉為主，井水灌溉為輔，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)村電網(wǎng)已全部形成，供電設施齊全，電力供應充足；通訊便捷，交通發(fā)達，蘭新鐵路、國道312線、省道213線貫穿全境。

1.2 自然和社會經(jīng)濟概況

甘州區(qū)西浚灌區(qū)屬暖溫帶干旱大陸性氣候區(qū)，氣候變化較明顯，四季分明。冬夏長，春秋短，春季升溫快，且多風，氣候多變，冷氣活動頻繁。秋季降溫快，多霖雨。冬季寒冷干燥，雨雪偏少。夏季高溫酷暑，多伏旱。年內(nèi)氣候變化較大，多年平均氣溫7.2℃，1月平均氣溫-10.2℃，極端最低氣溫-28.2℃，7月平均氣溫21.6℃，極端最高氣溫39.8℃，生長期年平均180d，無霜期年平均165d，年平均降雨量128.7mm，降雨集中在6—9月，平均降雨量580.2mm。時間分配上，夏季占全年的39.3%，多為中、大雨或暴雨。秋季占全年的34.4%，多集中在7—9月上旬。光照資源比較豐富，總輻射量為148.643kcal/cm2，12月最小，7月最大。光照時數(shù)年平均為2277h。凍土最大深度125cm，灌區(qū)海拔1400～1500m，日照時間長，晝夜溫差大，太陽輻射高，蒸發(fā)強烈，降雨稀少，光熱資源豐富，適合多種作物種植。甘州區(qū)西浚灌區(qū)是張掖市糧食和蔬菜的主產(chǎn)區(qū)，主要種植經(jīng)濟作物有制種玉米、脫毒馬鈴薯、番茄、花卉、瓜果、油料等。近年來，各級政府職能部門大力調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，發(fā)展以高效節(jié)水為主的高標準農(nóng)田建設，灌區(qū)農(nóng)業(yè)及水利基礎設施逐步得到改善，農(nóng)田灌溉用水效率逐年提高。

1.3 水資源狀況

地下水是水資源的重要組成部分，是關系經(jīng)濟社會長遠發(fā)展的重要資源，是維系良好生態(tài)環(huán)境的重要因素，特別是在西北干旱內(nèi)陸地區(qū)，地下水資源發(fā)揮著其他水源無法替代的作用。西浚灌區(qū)位于河西走廊中部，水資源嚴重短缺，地下水作為地表水的補充，由于水量穩(wěn)定、水質(zhì)良好，在保證區(qū)域城鄉(xiāng)居民飲水安全、支撐經(jīng)濟社會平穩(wěn)發(fā)展和維系生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)等方面發(fā)揮著重要作用。為緩解地下水開采量過度，西浚灌區(qū)計劃實施地下水超采區(qū)地表水置換地下水綜合治理項目調(diào)蓄池工程，壓降地下水開采量，項目利用灌區(qū)原小河南灘水庫建設調(diào)蓄工程1處，解決西六村、興隆村、柳樹寨村680hm2現(xiàn)有河水滴灌面積在黑河調(diào)水期間的補水問題。利用地形自然落差埋設4條總長12km輸水管道，進行地表水置換地下水，解決東四號村、東三村、東溝村等10個村3400hm2現(xiàn)有利用地下水取水進行灌溉的面積。工程建成后，將減少沙井鎮(zhèn)西部片區(qū)地下水的開采量約1122萬m3。

1.4 水利工程現(xiàn)狀

灌區(qū)現(xiàn)有干渠、分干渠5條長42.07km，支渠、分支渠44條長158.46km，斗渠144條長236.87km，農(nóng)渠3827條長1302.68km；灌溉、生活、工業(yè)、服務業(yè)機電井901眼。

灌區(qū)干渠工程：灌區(qū)共有干渠、分干渠5條，總長42.07km。已襯砌干渠、分干渠5條，總長42.07km，襯砌率100.00%。

支渠工程：灌區(qū)現(xiàn)有支渠44條，總長158.46km，已襯砌支渠39條長139.99km，襯砌率為88.35%，完好率為85.00%。個別支渠至今仍以土渠運行。

斗渠工程：斗渠144條，總長236.87km，已襯砌支渠108條長208.44km，襯砌率88%，完好率為85.06%。部分斗渠由于灌區(qū)資金的限制未改建，仍以土渠運行。

田間配套工程建設：灌區(qū)現(xiàn)有灌區(qū)農(nóng)毛渠3827條總長1302.68km，已襯砌799條358.35km，襯砌率27.51%。大多為土渠運行。

機電井配套設施建設：灌區(qū)已建成機電井901眼，其中：農(nóng)業(yè)灌溉取水井769眼，生活取水井76眼，工業(yè)取水井22眼，地源熱泵取水井34眼。

2 機電井智能化取水計量設施安裝意義及概述

2.1 機電井智能化取水計量設施安裝意義

灌區(qū)現(xiàn)有機電井901眼（農(nóng)業(yè)灌溉取水井769眼，生活取水井76眼，工業(yè)取水井22眼，地源熱泵取水井34眼）承擔著灌區(qū)大部分農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)、生活用水的任務，地下水資源已成為灌區(qū)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。為合理開發(fā)利用和保護地下水資源，促進計劃用水、節(jié)約用水，實行計量取水，定額管理，規(guī)范取水行為，實現(xiàn)灌區(qū)地下水開采總量控制目標，在機電井上安裝機電井智能化計量設備是最直接最有效改善地下水資源管理的方法。機電井的智能計量設備可以有效控制取水量并準確反映用水量。它不僅是機電井取水的“總開關”，還是確保水權(quán)制度得以落實的“總開關”。在灌區(qū)實施機電井取水計量設施安裝項目，可實現(xiàn)用水定額、用水總量控制和用水量、用電量、取水時長的實時監(jiān)測，提高地下水資源管理、監(jiān)測、應急處置的服務能力，為精準征收水資源費和水量水費提供法定的計量依據(jù)，為全面落實“三條紅線”控制指標和實行最嚴格的水資源管理制度奠定堅實基礎。

2.2 灌區(qū)機電井計量設施概述

機電井計量設施由管段式超聲波水表、智能計量控制柜、水卡組成。智能計量控制柜主要有智能控制器、三相智能電能表、塑殼斷路器、刀閘、開關電源、電磁門鎖、語音喇叭、導線等組件組成。智能機井控制器是一款無線智能遙測數(shù)字終端產(chǎn)品，集灌溉刷卡取水、支持水計量、電計量、時間計量、可多用戶使用等功能于一體，產(chǎn)品設計滿足工業(yè)級標準和復雜惡劣環(huán)境安裝使用的要求，使用高性能處理器和4G無線通訊模塊，多個保護機制提高設備在線率，實現(xiàn)了取水自動計量、各項數(shù)據(jù)同步遠程傳輸，通過機井灌溉云平臺網(wǎng)絡，對每眼機井用水情況實施監(jiān)控，同時每個水管站配備一套電腦軟件管理系統(tǒng)為用水戶充值水卡，實現(xiàn)灌區(qū)機井管理的整體化和一體化，為農(nóng)業(yè)灌溉用水的監(jiān)測和收費提供了科學先進的管理方式，有效提高了用戶計劃用水、節(jié)約用水的水平，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

3 計量設施運行情況及效果

3.1 取水計量更準確

通過管道安裝超聲波水表，用水戶能夠直觀看到用水流量及水量，做到了清清楚楚用水，明明白白交費。

3.2 機電井管理更方便

通過機井灌溉云平臺能夠直觀反映每一眼機井的運行情況及取水量、剩余水量，做到了足不出戶就能準確掌握每一眼機井的運行情況，使灌區(qū)的機電井管理水平得到進一步提升。

3.3 水費收繳更便捷

通過加大宣傳力度，促進了用水戶對灌區(qū)地下水管理制度和相關政策的認識，逐步適應了先買水后用水的地下水管理模式。為灌區(qū)地下水水費收繳工作打下了良好的基礎。

4 存在的問題

機電井計量設施經(jīng)過長時間運行，存在箱體腐蝕嚴重、線路老化、系統(tǒng)過舊，導致計量設施性能不穩(wěn)定、運行故障頻發(fā)，計量不準確等現(xiàn)象時常發(fā)生；部分村社及用水戶抵觸安裝計量設施，計量設施無法安裝；灌區(qū)機電井計量設施安裝于2016年水價改革項目，是全區(qū)第一個試點灌區(qū)，隨著社會經(jīng)濟和信息技術的發(fā)展，已安裝的計量設施已不能完全滿足現(xiàn)階段機電井運行管理需要。這些問題嚴重影響灌區(qū)地下水資源管理工作。

4.1 設備硬件問題

一是部分計量設施控制柜內(nèi)主線與水泵電機功率不匹配，線徑過小造成控制柜內(nèi)主線發(fā)熱或燒斷，燒壞水泵影響灌溉；二是個別超聲波水表的流量讀數(shù)與實際流量不符，誤差較大；三是計量控制柜內(nèi)接線不規(guī)范，連接不牢固，未使用接線端子，導致接觸面發(fā)熱，燒毀開關電源或控制柜；四是控制柜內(nèi)電流互感器接線不規(guī)范，容易發(fā)生高壓電串入信號線燒毀核心控制器及三相智能電能表；五是部分三相智能電表模塊由于質(zhì)量原因不傳輸信號，導致控制柜頻繁跳閘或者合不上閘；六是部分控制柜外殼沒有安裝保護地線，存在觸電危險；七是部分控制器出現(xiàn)電網(wǎng)停電，再來電后可用水量丟失及可用水量翻倍情況；八是部分控制柜安裝方位不合理，導致控制柜柜內(nèi)液晶屏長時間暴曬而損壞不顯示；九是控制器內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)卡管理臺賬不完善，一井一卡更新不及時，斷網(wǎng)時數(shù)據(jù)不能傳輸。

4.2 運行機制問題

一是灌區(qū)計量設施維修人員專業(yè)技能低，不能及時消除故障，只能去除斷路器、分勵脫扣器電源線，等廠家技術人員維修，造成經(jīng)濟損失；二是維修人員數(shù)量少，無法在第一時間解決故障；三是計量設施巡檢方式落后、巡檢制度不完善；四是水管站管井人員業(yè)務技能低，對一些小問題不能及時解決；五是水行政執(zhí)法力量薄弱，無法當場受理案件，不能震懾違法人員；六是灌區(qū)無計量設施相關配件儲備，發(fā)生故障無法及時更換；七是廠家售后服務跟不上，設備在運行過程中發(fā)生故障后不能及時排除，影響計量設施的安全和正常運行；八是個別用水戶私設旁通管、私自另接電線非法取水；九是部分用水戶缺乏節(jié)水意識和法律常識，反對計量設施安裝運行，損毀破壞計量設施的現(xiàn)象時有發(fā)生。

5 計量設施存在問題的解決途徑

5.1 設備維修更換

對控制柜內(nèi)主線根據(jù)水泵電機功率更換合適的主線，防止線徑不匹配、線頭接觸不良造成發(fā)熱或短路燒毀設備；對計量設施超聲波水表進行校驗，確保計量準確；檢查控制柜內(nèi)布線，對不規(guī)范的布線進行整改；對控制柜內(nèi)電流互感器加裝接地；利用互聯(lián)網(wǎng)微報修APP建立機電井計量設施報修機制，得到一站式更可靠、更高效的報修速度。

5.2 強化運行管理

一是在實踐中培訓職工，讓管理人員參與到計量設施安裝環(huán)節(jié)，掌握運行原理及操作方法，并由生產(chǎn)廠家和水管單位管理人員共同對用水戶實行操作演示培訓，提高培訓成果，為計量設施正常運行提供技術保障；二是挑選出專業(yè)對口、學習能力強、業(yè)務知識精、管理能力強的人員組建灌區(qū)機井運行專業(yè)維修管理小組，利用農(nóng)閑時間開展專業(yè)知識培訓，培養(yǎng)一支自主掌握機井計量設施運行維護專業(yè)知識的人才隊伍，形成從操作管理到維護服務的專業(yè)化管理模式，不斷提升運行管理水平；三是對計量設施管理人員進行電力、安全等知識培訓，按照電工操作要求向維修人員配發(fā)專業(yè)維護工具和安全防護用品，確保維修人員的安全；適當增加維修人員數(shù)量；四是利用互聯(lián)網(wǎng)+NFC電子標簽巡檢技術，加大巡檢力度，確保設備正常運行；五是增加資金投入，對計量設施相關配件進行一定數(shù)量的儲備，為計量設施及時維修提供保證；六是加強灌區(qū)與當?shù)嘏沙鏊膮f(xié)作機制，依法打擊私自拆卸、改裝、破壞、盜水等危害計量設施正常運行的違法行為，促進灌區(qū)地下水管理秩序不斷好轉(zhuǎn)，鞏固水權(quán)制度改革成果。