灌排泵站經濟評價中應注意的若干問題

曲嬋娟，吳明官，管功勛

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 問題的提出

2011年底受水利廳委托，進行全省大中型泵站更新改造工程可行性研究、初步設計報告的審查過程中發現，過去在泵站工程動力費用及工程效益的計算成果中，普遍存在著對有關公式的理解和參數選用上有較大的偏差和誤解，而且具體的計算成果與實際情況相差甚遠。

因此，為了在今后的水利工程經濟評價工作中，進一步規范和完善現有計算公式中存在的模糊和容易誤解的有關內容，特提出如下的解決方法。

2 抽水動力費用估算

灌溉泵站和排水泵站抽水動力費用的計算方法如下:

式中: G 為提水所做的功，kg·m; F 為多年平均抽水重量，t;H 為多年平均抽水揚程，m。

因為，1kg·m = 9.8J; 1 度電= 1 kW·h = 1000 W ×3600 s=3.6 ×106J;

所以，1 度電=3.6 ×106×1/9.8( kg·m)

因此，以泵站電動機的用電為計算基礎，站內其它用電設備增加5%考慮，則電費計算公式為:

式中: E 為抽水費用，元; W 為多年平均抽水總量，m3; H 為多年平均抽水揚程，m，有時可近似采用設計揚程代替; D 為動力單價，如: 電費單價( 元/kW·h) ;1.05 為考慮站內其它用電設備增加5%電能系數;9.8/3600 為單位換算系數; η 為泵站綜合效率系數，一般為0.7 ～0.8，常取平均值為0.75。

以上式中多年平均抽水總量W，當抽水時間取T( d) ，抽水流量取日平均值Q ( 單位m3/d) 時，把( 1) 式可寫為如下形式:

因為9.8/3600 ×365 =0.9936≈1，所以當泵站全年運行時，即運行時間為365 d時，可以把(4) 式簡寫為如下形式:

式中: E 為抽水費用，元; Q 為日平均流量，m3/d; 其他符號同上。

除了城鎮供水、工業供水等，需要全年運行外，農田灌溉( 灌溉期黑龍江省一般為4月下旬—8月末) 和排澇工程，不需要運行365d，因此，選擇具體的計算公式時，應注意前提條件，否則計算成果不符合實際情況。

上述的計算公式中最關鍵是如何推求多年平均抽水總量的問題，下面分別介紹灌溉泵站和排水泵站的多年平均抽水總量的計算方法。

2.1 灌溉泵站

多年平均抽水總量計算公式為:

式中: S 為多年平均凈灌溉定額，應采用水量平衡法計算的歷年凈灌溉定額的算術平均值，或可以采用接近于保證率P =50%典型年份凈灌溉定額計算成果。而不能直接采用設計( 保證率P =70% ～80%) 凈灌溉定額成果。

2.2 排水泵站

排水泵站與灌溉泵站不同，排水泵站并非每年都需要投入運行，當遭遇豐水年和平水年的豐水期需要投入運行，而一般年份及枯水年份可不必要投入運行; 設計排水區內，既有水田、旱田、坡水，又有城鎮排水; 當承泄區( 外水) 水位高于排水區( 內水) 水位時需要啟動泵站強排，否則可自排等等。

在這種復雜情況下，到底采用什么方法才能求得較切合實際的排水泵站多年平均抽水總量W，迄今為止，還沒有通用的計算方法。因此，下面建議嘗試如下的多種方法，綜合分析后，合理選用為好。

1) 方法1:汛期多年平均徑流量法。根據設計排水區工程地點位置，采用《黑龍江省水文圖集》中多年平均年徑流深等值線圖，查得設計排水區f 的多年平均年徑流深R，在估算汛期多年平均徑流量在全年中的比重d 的基礎上，可近似地推求設計排水區的汛期多年平均徑流總量，即W = f ×R ×d，然后把它作為近似的排水泵站多年平均抽水總量W。

2) 方法2:灌溉期多年平均徑流量法。根據設計排水區工程地點位置，采用《黑龍江省水文圖集》中多年平均年徑流深等值線圖，查得設計排水區f 的多年平均年徑流深R，在估算灌溉期多年平均徑流量在全年中的比重d 的基礎上，可近似地推求設計排水區的灌溉期多年平均徑流總量，即W = f ×R×d，然后把它作為近似的排水泵站多年平均抽水總量W。

3) 方法3:灌溉期多年平均排水天數統計法。根據工程地點附近的雨量站資料，先統計歷年的＞30 mm的降水天數，然后計算多年平均＞30 mm的降水天數t，再利用排水泵站的設計流量Q，計算W = Q ×t，可估算近似的排水泵站多年平均抽水總量W。

4) 方法4:暴雨期多年平均排水天數統計法。根據工程地點附近的雨量站資料，先統計歷年的＞50 mm的降水天數，然后計算多年平均大于50 mm的降水天數t，再利用排水泵站的設計流量Q，計算W = Q ×t，可估算近似的排水泵站多年平均抽水總量W。

5) 方法5:暴雨期多年平均降水量法，該方法只能適用于設計排水區內全部為水田的情況。根據設計排水區工程地點位置，采用《黑龍江省水文圖集》中多年平均年降水量等值線圖，查得設計水田灌溉面積f 的多年平均年降水量P，在估算暴雨期多年平均降水量在全年中的比重d 的基礎上，可近似地推求設計排水區的暴雨期多年平均水量，即W = f ×P ×d( 暴雨期水田灌溉面積上的徑流系數取1) ，然后把它作為近似的排水泵站多年平均抽水總量W。

6) 方法6:水田多年平均降水量法。根據工程地點附近的雨量站資料，先統計歷年汛期的降水量，然后計算汛期降水量的算術平均值P，在估算汛期強排系數k 的基礎上，可近似地推求水田灌溉面積f 的汛期多年平均水量，即W = f × P×k( 汛期水田灌溉面積上的徑流系數取1) ，然后把它作為近似的排水泵站多年平均抽水總量W。

7) 方法7:水田回歸水統計法。多年平均排水總量計算公式為:

式中: S 為多年平均凈灌溉定額，應采用水量平衡法計算的歷年凈灌溉定額的算術平均值，或可以采用接近于保證率P =50%典型年份凈灌溉定額計算成果; 水田回歸水系數C，應考慮提水灌區的特點，一般情況下，水田回歸水系數提水灌區遠比自流灌區小;強排系數k，主要考慮灌溉期內當承泄區( 外水) 水位高于排水區( 內水) 水位時需要強排的時間比重，估算其強排系數。

3 多年平均值轉換系數估算

3.1 灌溉效益計算中多年平均值轉換系數

全省大中型泵站更新改造工程可行性研究、初步設計報告的審查過程中發現，部分設計單位灌溉效益計算公式中，K灌為增產保證系數，應該為多年平均值轉換系數，具體的計算公式如下:

式中: K灌為多年平均值轉換系數; P 為設計灌溉保證率( 一般取P =70% ～80%) ; C 為灌溉破壞年保證系數( 一般取C=0.5，0≤C ≤1) 。

3.2 治澇效益計算中多年平均值轉換系數

還有部分設計單位治澇效益計算公式中，K澇為增產保證系數，應該為多年平均值轉換系數，具體的計算公式如下:

式中: K澇為多年平均值轉換系數; P 為設計治澇標準( 一般取P =20%或33.33%) 。

4 結 語

針對湯原縣振興灌區泵站、佳木斯市郊區大型泵站、杜爾伯特縣江灣泵站、紅興隆農管局七星河澇區泵站、紅興隆農管局二九一松花江泵站等更新改造工程可行性研究報告審查過程中發現的問題，根據上述介紹的計算公式和方法，特歸納今后在水利工程經濟評價中應注意的若干問題如下:

4.1 動力費用估算

4.1.1 城鎮供水泵站城鎮供水和工業供水的泵站，均需要全年(365 d)24 h運行，因此，可以采用簡化公式(5) 計算泵站的動力費用。

4.1.2 灌溉泵站

農田灌溉泵站，每年在灌溉期( 黑龍江省一般為4月下旬至8月末) 需要抽水，故不能采用簡化公式( 5) ，而應采用公式(1) 計算泵站的動力費用。

公式(1) 中的多年平均凈灌溉定額S，應采用水量平衡法計算的歷年凈灌溉定額的算術平均值，或可以采用接近于保證率P=50%典型年份凈灌溉定額計算成果。而不能直接采用設計( 保證率P =70% ～80%) 凈灌溉定額成果。

4.1.3 排水泵站

農田排水泵站與灌溉泵站不同，排水泵站并非每年都需要投入運行，當遭遇豐水年和平水年的豐水期需要投入運行，而一般年份及枯水年份可不必要投入運行; 設計排水區內，既有水田、旱田、坡水，又有城鎮排水;當承泄區( 外水) 水位高于排水區( 內水) 水位時需要啟動泵站強排，否則可自排等等。

在這種復雜情況下，到底采用什么方法才能求得較切合實際的排水泵站多年平均抽水總量W，迄今為止，還沒有通用的計算方法。因此，建議采用上述介紹的多種方法，綜合分析后，合理選用為好。

4.2 多年平均值估算

水利工程經濟評價中，需要計算的工程效益，如: 防洪效益、城鎮和工業供水效益、灌溉效益、治澇排水效益等均為多年平均值。

4.2.1 供水效益估算

根據多年平均值轉換系數計算公式K = P+(1—P) ×C，計算城鎮和工業供水效益、灌溉效益。

一般情況下，計算城鎮和工業供水效益時，由于供水保證率較高( P =95%以上) ，而且破壞年供水保證系數要求較高( 一般取C =0.8 左右) ，所以多年平均值轉換系數K供=0.99，接近于1，因此，城鎮和工業供水效益計算中往往省略多年平均值轉換系數。

農田灌溉供水保證率一般為P =75%左右，灌溉破壞年供水保證系數一般取C =0.5 左右，所以多年平均值轉換系數K灌= 0.875，因此，在灌溉效益計算中應考慮多年平均值轉換系數。

4.2.2 治澇排水效益估算

根據多年平均值轉換系數計算公式K澇=( 1－ P) /2，計算治澇排水效益。農田治澇標準一般為P =20%( 5 a一遇) 左右，所以多年平均值轉換系數K澇=0.4，因此，在治澇排水效益計算中應考慮多年平均值轉換系數。

［1］上海市政工程設計研究院. 給水排水設計手冊: 第十冊［S］. 北京:中國建筑工業出版社，2006:437.

［2］黑龍江省水利水電勘測設計研究院. 黑龍江省湯原縣振興灌區泵站更新改造工程可行性研究報告［R］. 哈爾濱: 黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2011.

［3］齊齊哈爾市水利勘測設計研究院. 黑龍江省杜爾伯特縣江灣泵站更新改造工程可行性研究報告［R］. 齊齊哈爾: 齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，2011.

［4］黑龍江農墾勘測設計研究院. 黑龍江省農墾紅興隆農管局七星河澇區泵站更新改造工程可行性研究報告［R］. 哈爾濱: 黑龍江農墾勘測設計研究院，2011.