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关键词:节水灌溉;技术,趋势,建议
节水灌溉技术的发展不仅是节水的需要,也是农业现展的需要。发展节水灌溉技术对于推进现代农业、建设节约型社会有十分重要的意义。为此,笔者就我国节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
1.节水灌溉技术含义及体系
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间,到被作物吸收、形成产量,主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施,组成一个完整的节水灌溉技术体系,包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。
节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面:(1)灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。(2)节水灌溉工程技术。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失,提高灌溉效率。(3)农艺及生物节水技术。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。(4)节水灌溉管理技术。包括灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术,土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等。
2.节水灌溉新技术
目前,比较有发展潜力的节水灌溉新技术是:(1)与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。就是从作物生理角度出发,在一定时期主动施加一定程度有益的亏水度,使作物经历有益的亏水锻炼,改善品质,控制上部旺长,实现矮化密植,到达节水增产的目的。(2)应用3S技术的精细灌溉技术。就是运用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS),遥感技术(RS)和计算机控制系统,实时获取农用小区作物生长实际需求的信息,通过信息处理与分析,按需给作物进行施水的技术,可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。T是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。(3)智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备,适时地检测土壤和作物的水分,按照作物不同的需水要求来实施变量施水,达到最优的节水增产效果。
3.节水灌溉技术发展趋势
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势:(1)喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术,其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点,要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。(2)地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题,应用推广速度较慢,但随着关键技术的解决,今后将会得到一定的发展。(3)地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟,输配水有低压管道化方向发展的趋势。(4)农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成,达到时,空、量、质上的精确灌水,是今后攻关的重点。(5)节水综合技术的开发利用,是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径,也是今后节水灌溉发展的方向。
4.发展节水灌溉技术的政策建议
(1)提高发展节水灌溉技术的认识。我国是一个水资源短缺的国家,随着人口增加、经济发展、社会进步,农业灌溉用水要在用水总量基本不增加的情况下保障我国粮食安全,只能走内涵式发展的道路,灌溉必须走节水型的发展道路。因此,我们应加大对发发展节水灌溉技术的宣传教育力度,使全社会都来关心节水灌溉技术,形成一个较好的节水灌溉技术发展环境。
(2)形成发展节水灌溉技术内在机制。通过制定和运用好水价、水权这些经济手段,对农业用水需求进行有效调控,削弱低效益膨胀型的用水需求,杜绝无效益浪费型的用水需求,促进节约农业用水的需求,从而推进节约灌溉技术发展。
开发公司是随着国民经济的迅速发展对电力工业提出迫切需要而产生的,也是电力建设适应市场经济需要,进行体制改革的产物,是电力建设投资主体多元化、集资方式多样化、产权结构复合化的结果。譬如,以五强溪为基础,组建了五凌公司,建设凌津滩,开发沉水;以隔河岩为基础,组建了清江公司,建设高坝洲,开发清江;以大化为基础,组建了桂冠公司,建设百龙滩,开发红水河下游段;以乌江渡、东风为基础,组建了乌江公司,建设洪家渡,开发乌江;以大峡为基础,组建小三峡公司,开发小三峡(大峡、小峡、乌金峡);以二滩为基础,组建了二滩公司,建设官地,开发雅碧江;以葛洲坝、三峡为基础,组建了三峡公司,建设向家坝、溪洛渡,开发长江、金沙江,等等。
正当各流域性水电开发公司全力以赴、如火如菜地对整个梯级电站进行规划、筹资、建设、经营、还贷和资产保值增值的时候,开发公司在改革和发展方面遇到了前所未有的挑战。
1挑战:兵临城下
1.1电力市场已经成为制约开发公司发展的关键性因素
经过几十年的艰苦努力,电力工业持续快速发展,已经开始适应我国国民经济发展的需要;再加上国民经济由高速趋于适度增长,实现了软着陆,增长速度回落到10%以内,社会用电总需求增长势头减弱等原因造成目前电力市场新情况,发用电量增幅明显减缓,电力企业经营的外部环境严峻。使开发公司在埋头搞工程建设,构想梯级开发的时候,面临着已建成的电站能否有用武之地的问题。清江公司所属的隔河岩水电站1998年开春以来,持续高水位运行,在汛期来临之前,被迫大量弃水,作为一个年设计发电量仅30.4亿kWh的调峰电站出现这样的局面,不能不引起各水电开发公司的深思。市场这只“无形的手”已开始伸向电力企业。
1.2“竞价上网”将使开发公司所属电厂在竞争中处于不利地位
“厂网分开,竞价上网”是深化电力工业改革的必由之路。电力市场的竞争,在真正意义上是发电环节的竞争,而电力竞价上网机制必然导致电价的下降。问题是,在计划经济时,电厂建设投资靠国家拨款,没有归还贷款的要求,电价较低;投资体制改革以后,拨款改为贷款,电厂为偿还银行本息,上网电价较高,若实行“竞价上网”,所建电厂在竞争中处于不利地位。某些国家的发电公司一小时一报价,有的半小时一报价,电网从低电价开始吸纳收购电力,自然形成了低电价电力担负基荷,高电价电力担负峰荷,达到最高负荷后不再收购。这种情况在1997年的乌江公司已经出现,由于乌江渡电厂是国家全额拨款建设的,电价较低,而上游的东风电厂是贷款建设的,电价较高,造成乌江公司的两个电站在上网竞争中处于不公平境遇。
1.3脆弱的电价承受能力将进一步增大开发公司的负债比重
在倡导发展独立电厂、多家办电的过程中,为了保障投资者的利益,就必须使电厂的上网电价具有偿还贷款的能力,并使投资者获得必要的投资回报。在缺电的情况下,虽然电价上涨,但充足的电力促进了企业生产的发展,给人民的生活带来了方便,群众对电价尚不敏感。但是,当电力生产能够满足社会需要,电力工业从“卖方市场”转向“买方市场”之后,如果电价仍然长期上涨,就会引起社会的不满,因为社会承受电价的能力是有限的。象二滩电站的上网电价达0.5元/kWh,年发电量为170亿kWh,也就是每年有85亿元的发电收入,将对四川省的用电承受能力是一个严峻的考验。电站建设中的市场经济及电站建成后上网电价的计划经济将使各流域开发公司债台高筑,负债比重越来越大。
1.4片面夸大开发公司的滚动能力会影响后续项目的建设
流域梯级滚动开发是水电发展的重要途径,但是在一条河上,第一个电站投产后,对流域进行梯级滚动开发的能力究竟有多大,这是值得研究的一个重要问题。现在,水电开发公司在进行流域发展规划或进行后续水电站可行性研究中,涉及后续项目资金筹措时,为说明资金来源,在测算已建电站上网电价时,对企业年度资金总需求,不仅包含了已建电站生产成本、偿还贷款利息、税费及投资方要求的回报,而且往往将后续项目年度投资也作为年度资金总需求的一部分以此作为确定电价的计算依据,但是这样做,只是一厢情愿地考虑了开发公司自己还贷和发展的要求,而没有从全局考虑电价的可行性。在国家批准一个允许加价的幅度以后,经过电网内各电厂综合平衡,开发公司所属电厂的实际上网电价往往比要求的要下降一大截。这时流域性开发公司实际的年收入,减去税金、成本,连还本付息都难于保证,更谈不上为后续项目提供资金了。以清江公司为例,其隔河岩电站的上网电价是0.399元/kWh,在各流域性开发公司中是较高的,以其投产以来首次达到年设计发电能力30.4亿kWh的1996年为例,发电收入12亿元,减去当年增值税、所得税等各项税金1.9亿元,生产成本3.36亿元,贷款利息净支出3.6亿和营业外支出434.3万元,其他开支0.30亿元,还本1.23亿元,实际利润仅有1.05亿元,这还是还贷利润。事实上自隔河岩1994年4台机组全部投产以来,1995年、1997年都仅发了23亿kWh左右,滚动能力不言自明。一个独立水电厂建成以后往往有10~15年的还贷期,在此期间,把滚动开发的希望寄托在新建水电厂身上不仅是不现实的,而且还会造成一个错觉,以为建成一个水电厂就能自己滚动,而减少国家对水电的投入,反而会影响水电建设的发展。新建的独立水电厂好象一个新生儿,要经过一段“哺乳期”,才能独立走路,这段时期最好“母乳喂养”,也就是国家继续扶持。
2对策:走可持续发展之路
现在所有水电开发公司面临的挑战,是国民经济进一步深化改革,大力推行“两个根本性转变”带来的,直接关系着水电开发公司的存在和发展。水电开发公司如何适应全国经济形势的变化,加快自己的调整步伐,已是一个亟待解决的问题。
2.1开发有调节能力的大型水电站
应该看到,我国的用电水平还很低,目前出现的电力供求缓和,是一种低用电水平下的缓和。到1996年底,我国人均发电装机容量只有0.19kW,在世界主要国家中排名第85位;人均年用电量只有863kWh,不仅远远低于发达国家,而且仅相当于世界平均水平的1.3;居民生活用电占全社会用电的比重只有11%,人均年生活用电只有93kWh。同时,我国还有7200万农村人口没用上电,农村广阔的电力市场还没有真正启动,电力发展的任务仍然十分繁重,电力发展的前景十分广阔。
应该认识到,电力紧张是一种机遇,电力缓和也是一种机遇。抓住这种机遇,就可以解决许多在严重缺电情况下无法解决的问题,促进电力工业的健康发展。许多地方在电力供应缓和的同时,峰谷差在加大,一些电网调峰调频困难,说明电网缺少调峰调频容量。对于一些水电比重比较高的省区,实际情况是径流式水电站比例过大,而缺少调节性能好的大型水电站,导致丰水季节弃水,枯水季节电力不足。总之,电力生产“多中有少”。其“少”,即是市场需求,是电力开发的重点。
通过以上对电力市场供需形势和特点的分析可以看出,当前开发公司水电建设的重点应该是:开发调节性能好的大型水电站。清江公司在隔河岩工程竣工验收,高坝洲水电站1999年10月第1台机组即将发电的情况下,毅然将公司的工作重点转向开发清江流域的龙头工程——水布垭水电站。从资金筹措、人员配置、工作安排上重点保证。因为水布垭水电站位于华中电网腹地,距负荷中心三峡电站和葛洲坝电站较近,而且是华中地区不可多得的一座多年调节水库,电站装机160万kW,保证出力31万kW,多年平均发电量39.2亿kWh,电站总库容46.13亿m3。增加下游隔河岩、高坝洲两个电站保证出力7万kW,年发电2.37亿kWh,水布垭电站还可与葛洲坝电站和三峡电站实行联合调度,使其年增发电量达22亿kWh。现在清江公司正全力以赴地抓好其项目建议书的报批工作和前期施工准备。这是清江公司适应电力市场现状的一大战略举措。
2.2实行梯级水电站统一电价
电站的上网电价,是水电建设与经营者所关心的最终效益。电价的高低,直接关系到企业的发展和生存,也直接关系到其他行业利润的高低和社会的稳定。对流域性公司来说,研究一个既利于社会繁荣稳定,又利于企业发展的电价制订方式是迫在眉睫的大问题。
作为拥有已建成母体电站的流域性公司来说,流域梯级水电站实行统一电价不仅必要而且可行,也是企业取得最大经济效益的前提。流域性公司要想在电力生产上取得最大效益,就必须实行梯级联调,统一调度。而梯级电站实行统一电价,就为梯级联调创造了条件。梯级电站统一调度,可以根据机组效益、机组工况、库水位、来水情况、机组容量、坝工等综合因素,决定梯级电站中各机组的开停。否则,将会出现上网电价低的电站各机组经常开,因而会使水库经常处于无水及低水头状态,上网电价高的电站,其机组经常处于停开状态,夏天会造成大量弃水,冬天则使下游水库无水。像清江公司,由于水布哑是多年调节水库,隔河岩为年调节水库,高坝洲是日调节水库,水布垭建成后,将提高隔河岩的调节性能,但如果后建的水布哑电站电价较高,隔河岩和高坝洲的电价较低,则电网会“顾低避高”,因为电网也是企业,也要讲求经济效益。在枯水期,苦水布垭不发或少发,将会使隔河岩长期处于低水位状况,而隔河岩无水可发时,不出2日,高坝洲也会被迫关机。同时,在目前还贷期相对较短的情况下,将3个电站的电价捆在一起统一测算,无形之中将隔河岩和高坝洲的还贷期拉长了,这对缓解目前各流域性公司资金紧张的压力大有益处。
2.3研究市场,分析当地用电需求和电价状况
在市场经济情况下,市场风险是由业主(投资者)来承担的,有市场、有经济效益的项目才会有人来投资,银行才会给贷款。市场状况如何是投资者首先要考虑的问题,是水电发展的关键性因素。
开发公司当前的一个“通病”就是乐于上项目,对项目建成后的市场情况研究不够。从目前的情况看,流域内尚未开工的其它梯级电站的可行性工作要重新审视。一是重新研究用电负荷情况。如广西红水河流域的龙滩电站,是装机420万kW的特大型电站,在过去的规划里,有相当的电力要送往广东省。现在情况发生了变化,广东的电力相对富余,因此如果不能妥善解决龙滩的供电去向问题,建设龙滩电站意义到底有多大,要慎重研究。二是要重新论证销售电价状况。以前,我们在分析市场时,提出地方电价承受能力的概念。如果当地承受不了电站偿还贷款所需要的电价,电站建成后的经济效益不好,没有一定的投资回报及还贷能力,这样的电站就难于开工。从市场经济的角度看,仅提出电价承受能力是不够的,还要提出电价在当地的竞争力。特别是在现在电力市场相对疲软的情况下,各流域开发公司如不换个思路,盲目铺摊子,争项目,或许会造成“电站投产之时,就是电站破产之日”。清江公司在水布哑电站可行性研究阶段,千方百计降低工程造价,缩短工期,争取提前发电。对那些可建可不建的项目一律不建,能后建的项目绝不先建,在设计阶段就开始节省投资,其电价也由预可行性研究阶段的1.17元/kWh降为目前的0.49元/kWh,以从根本上提高其竞争力。
2.4“竞价上网”应当实行“区别对待,统露兼顾,有利稳定,促进发展”的原则
实行“厂网分开,竞价上网”政策,最重要的是正确规范各流域开发公司和电网的关系,这不仅关系到各流域开发公司的生存和发展,也将直接影响整个电力工业的发展。电站建设“拨改贷”后,新电厂的建设成本远远高于老电厂。如果新老电厂“同网、同质、同价”,新建电厂就根本没有还贷能力,也就失去了建设的可行性。“发展是硬道理”,再好的政策如果不利于发展,就必须根据实际情况加以执行。如果简单地采取按电价自低到高的顺序上网,就会保护落后,阻碍电力工业现代化进程,显然不合理。怎么办呢?“竞价上网”是大势所趋,改革是循序渐进的,各流域性开发公司所属电厂可按设让年均发电量的80%与电网直接签订上网协议,电网只收过网费,其20%的电量进入电力市场,进行市场竞争,这种办法比较稳妥,不要一刀切。而应当以区别对待、统筹兼顾、有利稳定、促进发展为原则,根据不同电厂的实际情况确定上网电价。关于电网调度,主要是处理不同电力企业之间的经济利益协调问题,尽可能做到“公开、公平、公正”,以实现电网综合效益、社会整体效益和环境效益的最佳目标,为进一步发展电力工业,逐步建立更加完善的电力市场创造条件。
2.5实现产业资本与金融资本强强联合,加快企业的段份制改造步伐
国有专业银行向商业银行的转变,为那些资信较高、回报可靠、有偿还能力的大型企业贷款带来了契机。各开发公司目前基本上都有1~2座己建成投产的电站,具有较好的企业形象,在国家存贷款利率反复下调的情况下,要进一步加大银企合作的力度。特别是各开发公司已有一定的电费收入,资金的需求具有间歇性,应充分解决资金融通和资金沉淀的矛盾。因为水电工程是资金密集型工程,所需投资是巨大的,但同时资金的沉淀也是巨大的。例如,从开发银行获得一笔贷款,或收回一月电费,少则数百万元,多则数亿元。筹集的这笔资金,短期内不一定能够全部使用,必然要存入银行。由于金额巨大,存贷利率差别悬殊,其利息损失也是巨大的。货币的时间价值无法体现,那么就应该要求该银行为开发公司提供一定数额、保证一定规模的长期资金和短期资金,以长期资金为主。这同时也是用梯级电站良好的投资效益和开发公司良好的还贷信誉吸引国有商业银行的固定资产贷款资金。
除此之外,开发公司应把注意力重点集中在“盘活存量、营运资本”上。要想真正获得大量、廉价、长期、可靠的流域开发资金,摆脱“开发公司疲于为银行打工”的现状,进行股份制改造,进而成为上市公司,是一条捷径。因为:流域开发的大量资金靠向银行借贷,这种单一的信用形式高度集中于银行,必然形成对银行的依赖,易受国家信贷规模和“银根”松紧的制约,难于适应水电建设“投资大”、“工期长”的特点。同时,大量的银行贷款必然使企业债台高筑,大量效益转化为“财务费用”而流失。而各开发公司通过开展资本营运,对本企业实行股份制改造,发行股票筹集长期的、稳定的建设资金。用股票筹集,不会使企业背上沉重的债务包袱。目前,五凌公司、清江公司都在积极酝酿,抱着“咬定A股不放松”的精神,潜心做好上市的前期工作,希望通过自己的努力在资本市场上真正形成能代表开发公司主体形象的“电力板块”。所以,各开发公司要看准方向,把有限责任公司进一步改造为股份有限公司,这样才能实现各流域性开发公司的初衷。
2.6加大融资力度,拓宽资金渠道
加大融资力度,推动流域开发,一是要抓好资本金的筹措。资本金的筹措,要从内部和外部两个方面下功夫。内部主要是要挖潜:①可加速固定资产折旧,将还贷后剩余的折旧费投入流域开发之中;②增大企业税后利润,公司可通过法定公积金、法定公益金、任意公积金、未分配利润来增大公司资金积累额。在外部:主要是抓好如前所说的股本融资,即通过资本市场直接融资,充实企业资本金。其次是继续坚持积极、合理、有效地利用外资。各流域开发公司在其第一个电站建设中都有利用外资的经历,如清江公司利用加拿大政府混合贷款1.08亿美元;五凌公司所属的五强溪水电站利用日本海外协力基金贷款204.9亿日元;二滩电站利用世界银行贷款42.5亿元人民币,都具有成功的合作先例。
二是要抓好债务融资。在当前国际资本相对过剩的情况下,可通过以招标方式选择外商投资电力的直接利用外资办法,筹集企业资本金。各开发公司都还有一定的吸纳债务空间,要充分利用这个空间,利用国内外资本市场,抓好债务融资。象清江公司,坚持用隔河岩电站的优质资产为载体,以湖北省驻港机构的窗口公司为纽带,与新加坡吉宝基建公司建立了先引资合作,后合资上市,开辟了国际引资渠道工作的新思路,围绕资本营运,探索一条以有限期限(20年)出让隔河岩电站经营权引进巨额资金(30亿港币)。以优质资产为依托,建立长期对外融资的渠道。以电建电,以钱生钱的路子。此项工作正在紧锣密鼓地进行之中。
2.7继续向国家争取滚动发展的相关政策
(1)延缓贷款期限。
建议比照世界银行、亚洲银行等国际金融组织的做法,将政策性银行对水电的贷款年限由目前的10~15年延长至20~25年,其中第1台机组发电前为宽限期。或允许开发公司以其资产作为抵押向各类银行以“借新债还旧债”的办法,或确定各流域梯级电站的综合还贷年限,延长还款年限,降低水电还贷期的上网电价,减轻用户的负担,提高水电在市场中的竞争能力。
(2)调整水电的增值税政策。
为鼓励发展水电,并考虑尽量少影响现有的财政收入,对新建和已经建成实行独立核算的水电站,争取比照目前火电和小水电的实际税赋水平,采用6%的增值税税率。具体操作方式可采取先征后返,即先按17%计征,再由财政返还11%。
(3)实行差别利率和贴息。
水电是可再生的清洁能源,除本身发电效益外,还有综合效益和社会效益。但水电投资大、工期长,建设资金利息支出很多。如二滩电站,1995年经国家计委核查,动态总投资330亿元,其中利息高达132.01亿元;清江隔河岩水电站(除升船机外)1998年5月竣工决算,工程总投资50.13亿元,利息高达7.15亿元(仅从1986年12月工程发生第一笔贷款至1993年6月止。从1993年6月4日隔河岩第1台机组发电至1998年5月,共有近13亿人民币建贷利息按规定打入了生产成本);即将上马的水布垭电站按1997年价格水平估算工程动态总投资为156.5亿元,建贷利息30.0亿元,比例太大。建议对水电实行差别利率和改变目前贴息的办法。
(4)免征或减征工程建设期间的部分税费。
积极向国家争取对大中型水电站免征或减征砂石料开采增值税、矿产资源税、耕地占用税、固定资产投资方向调节税,并规范水资源、库区维护基金、防洪保安费等行政性收费。
1.1存在问题澄清池中污泥原设计主要是靠重力自流到污泥缓冲箱中,因为澄清池和污泥缓冲箱的液位差较小,遇到长时间不排泥造成污泥浓度高的情况,污泥就沉积在澄清池底部,需要人工抽取清理。解决方案:污泥循环泵出口母管在设计初期是通向中和箱,将澄清池中的一部分污泥作为活性泥送回到中和箱以增加后续的絮凝效果。现在将污泥循环泵的出口母管上增加一路通往污泥缓冲箱,改自流排泥为抽泥,这样就可以解决澄清池底部积泥现象。
1.2存在问题本系统使用的离心脱水机品牌是的德国韦斯特伐尼亚的,对来料的浓度要求在1%-8%,来料浓度对离心脱水机寿命和使用故障率有较大影响,但原来设计没有在离心脱水机入口管道安装流量计和浓度计,只能凭手动化验测量浓度,费时长,影响运行调节。解决方案:在污泥缓冲箱出口到污泥给料泵之间管道上增加流量计和浓度计,并设置表计检修旁路。同时并增加一路再循环管路回污泥缓冲箱,启动污泥给料泵后先进行再循环,等污泥流量、浓度达到标准后再关闭再循环管路,进入离心脱水机进行脱水作业。这样可以有效保护离心脱水机,减少故障率,延长使用寿命。
1.3存在问题脱硫废水处理系统属于公用系统,几乎没有机会长时间整体停运进行检查处理,但系统中的离心脱水机和箱式设备:包括废水缓冲箱、三联箱、污泥缓冲箱、石灰乳溶药箱以及对应的搅拌器都是单机,无备用设备,且设备都容易出现故障,影响整个系统运行,进而影响到脱硫系统,影响脱硫效率。解决方案:设置脱硫废水处理系统事故处理旁路。在脱硫废水处理系统来水管上和絮凝箱出口到澄清池入口这一段分别加一条旁路通往渣水处理系统。脱硫废水中的重金属或酸性物质与碱性的渣水反应生成固体去除,国内已经有嘉兴电厂等电厂将脱硫废水排入渣水处理系统的先例。当脱硫废水处理系统废水缓冲箱、三联箱、石灰乳溶药箱出现缺陷,必须停运时,通过来水管上旁路将废水暂时输送到渣水处理系统处理;当污泥缓冲箱、离心脱水机出现缺陷,必须停运时,通过絮凝箱出口到澄清池入口上的旁路将废水暂时输送到渣水处理系统处理。
1.4存在问题离心脱水机每天启动运行三次,每次运行时间约1.5小时,每小时产生废水约6吨,每天可产生清水28吨,这部分清水原设计是直接回到废水缓冲箱,进行二次处理。解决方案:经过对这部分清水进行化验,其水质与出水箱出水一样都符合排放标准(如表1),只是悬浮物含量偏高约2%左右,故直接将这部分水引入出水箱。这样不仅能节约药品和能源,也能减轻系统负荷。
1.5存在问题脱硫废水处理系统脱硫废水为一个大顺控。顺控启动条件及其它综合原因造成顺控无法进行,也不符合实际运行情况;解决方案:根据整体运行的要求对各个子系统间可能导致顺控启动失败的故障点和逻辑中的不足及错误的地方进行了有计划的修改,并对石灰乳制备顺控、加药顺控、加药冲洗顺控等重新进行调试安装,同时针对问题要因,使自动融入程控,再由几个小程控的串联完成脱硫废水系统全自动的一键启动。其中程控步序均使用统一模板。
2.结束语
论文摘要:文章简要阐述了水闸调度,并通过对某水利工程的水闸调度案例进行研究,指出水闸调度应注意的一些事项,希望能给一些大型水闸的调度提供一定的经验。
一、水闸调度
(一)水闸调度目的
为分泄、引用、滞蓄江河天然径流及调节水位或阻挡海水入侵,而对水闸进行的有计划的管理运用。总的要求是在保证工程安全的条件下,合理地综合利用水资源,按照规定的水利任务的主次合理分配水量;在防洪运用中,必须与上下游工程相配合;要尽量防止泥沙淤积,延长使用寿命。
(二)控制运用指标
在水闸调度中用作控制条件的一系列特征水位与流量,主要有:上游最高、最低水位,最大过闸流量及相应单宽流量,最大水位差,兴利水位及兴利引水流量等。允许双向运用的水闸应有相应的上述指标。这些指标,应根据水闸设计中规定的相应特征水位,考虑工程建设和安全情况、国民经济各部门的现实要求、水文数据的变化等具体情况研究确定。
(三)调度计划
由水闸管理单位根据控制运用指标,结合工程具体情况和有关方面的合理要求,参照历史水文规律和工程运用经验及当年水情预报等制定,内容包括:各时期的控制水位、流量及运行方式等。在实际调度过程中,应在计划规定的范围内运用,如因特殊情况需要在规定的上、下限指标范围外运用时,须经过验算及鉴定。
(四)调度方式
为满足既定的水利任务如防洪、灌溉、发电等而制定的具体运用规则,它是水闸安全地、经济地运行的关键。
二、某水利工程概述
某水利工程是一个以防洪、发电为主,兼顾灌溉、养殖的综合利用水利枢纽工程。枢纽控制流域面积46800km2,多年平均流量1250m3/s,枢纽总库容24亿m3;水库校核洪水位91.52m(P=0.1%),相应下游校核洪水位90.95m,对应泄洪流量为42000 m3/s;水库设计洪水位86.43m(P=1%),相应下游设计洪水位86.05m,对应泄洪流量为32700 m3/s;水库正常蓄水位77.5m,有效库容5.7亿m3,下游最低水位为59.79m。该水利工程通过对运用水库的蓄、泄和挡水等功能,对水资源在时间、空间上按需要进行重新分配。在保证水利工程安全的前提下,综合利用了水资源。
该水利工程位于A市的下游,重点要确保A市的防洪安全和下游防洪任务以及保证发电量,所以电站的发电回水对A市的影响也是一个比较敏感的问题,因此电站的正常发电运行,对其发电回水必须控制。同时该工程需要考虑到灌溉、养殖的任务,总体情况复杂、要求较高,所以需要依据科学的系统工程理论,拟定最优调度运用方式,建立自动化调度系统,逐步实现水利调度的最优化、自动化。
三、水闸计算机自动化监控调度系统
(一)系统的硬件组成
计算机监控系统的总体结构设计由多圈绝对值编码器闸门开度仪、Profibus-DP接口、Profibus-DP总线、可编程控制器、监控计算机等组成。
(二)系统的软件组成
主要监控计算机与各级控制器通过网络连接,对整个闸门系统进行监测、控制和保护。
(三)系统实际应用
系统从管理功能一般可划分为4个层次:操作层(水闸监测)、控制层(分中心)、调度层(中心)、信息网络。
1.操作层设在各基层水闸管理单位,负责采集闸内外水位、雨量、闸位、闸门开关量、水泵开关量等相关数据,并接受有关控制信息。
2.控制层(分中心)按水利片或区县设置,每个水利片或区县一个调度分中心,它处于整个系统的中间层,是连接基层与决策层的纽带。对上联系着调度总中心,对下接收所辖水闸监测站的水情工况数据,并统计处理后上传给调动总中心,同时接受调度总中心下发的调度指令。
3.调度层(中心)则是整个系统的指挥中心,它负责接收监测点传来的水情工况数据(包括视频图像),并进行远程监测;备份各监测点水情工况的历史数据;对接收到的数据进行分析处理,专家决策,提出调度方案。
(四)信息网络
网络模型是整个水闸调度信息系统的基础,其目标是形成一个安全、稳定为综合业务服务的IP数字通道。网络设计包括物理信道设计,网络安全设计,网络运营维护设计等内容。网络模型设计要按以下原则来进行:
1.合理的拓扑结构设计,要求网络的拓扑结构具有如下特点:可靠性,易维护,性能价格比优良,配置灵活,便于集中管理,可扩展,最大限度保护已有投资,便于维护通信的安全。
2.各部门间通过子网划分保持互相独立。
3.结构化布线,建立高速网络。
4.设备选型和配置时要满足扩展能力、支持多业务服务、大数据量的突发服务响应能力等应用需求。
5.采用现场总线方案将监控设备连接起来,以构成了一个稳定、易于扩充的硬件环境。传输介质采用屏蔽双绞线,系统采用总线式的拓扑结构,各设备采用总线接插件连入总线。PLC具有总线访问的权限,可以读取水位计,闸门开度仪等的实时数据,从而达到监视设备运行状态的目的。
四、水闸调度方式
(一)分洪闸调度
分洪闸以A市作为防洪保护区代表站和闸前的水位(或流量)作为控制条件。根据上游水情及分洪闸以下河道的安全泄量情况,适时开闸分泄超额洪水入分洪道或分洪区,并根据水情及防汛情况及时调整分洪流量,以充分利用河道泄洪能力及减少分洪损失。同时充分考虑发电所需水量,在一般情况下,电站正常发电回水位在A大桥处应控制在78.5m以下,其相应的入库流量为4800 m3/s。而在天然情况下,A大桥水位78.5m其相应流量约为9000 m3/s,因此,水库发电运行调度要重点研究入库流量4800 m3/s~9000 m3/s时,保证A大桥处的水位不超过78.5m的相应措施。当入库流量超过9000 m3/s时,为减少对A市水位的影响,水库必须腾空,经研究水库水位维持72.5m,对A大桥的水位基本没有影响,因此水库腾空至72.5m时,为方便回蓄,水位可维持不变。当洪水更大时,分洪闸敞开泄洪。
根据水电站的水情自动测报系统持续提供的24h精确的流量预报,发电调度可以根据24h预报入库流量进行,按上述要求,结合闸门模型试验成果,发电调度可分三个流量段进行:
1.当24h预报入库流量小于4800 m3/s时,维持正常蓄水位77.5m运行,结合面临流量的大小,由厂房发电与泄水闸Ⅰ区8孔联合运行调度闸门的启闭控泄流量。
2.当24h预报入库流量在4800 m3/s~9000 m3/s之间时,为保证柳江大桥水位不超过78.5m,又方便水库回蓄,按坝前水位、预报流量及面临流量进行调蓄调度,由泄水闸Ⅰ区8孔和Ⅱ区10孔共同以相同的闸门开度均匀启闭进行控泄。
3.当24h预报入库流量大于9000 m3/s时,水库泄至72.5m。洪水再大,18孔泄水闸敞开泄洪。当洪峰过后,直至预报入库流量小于4800 m3/s、面临流量小于8200 m3/s时,水库逐渐回蓄至77.5m,恢复正常发电运行。为满足蓄泄期间的通航水位变幅要求,每小时蓄泄变化的流量不大于1000 m3/s。
(二)挡潮闸调度
主要考虑到该水利工程年降雨不平均、汛期径流量大的因素,为阻挡入侵,以满足排涝、防洪、灌溉、航运等方面的要求。采取分季节分级控制河网水位、根据气象水文预报提前排水和及时蓄水,使排涝与灌溉均得到较好满足。控制河网水位时,也考虑航运的要求。同时十分重视挡潮闸前淤积问题,充分利用潮水和汛前泄水冲淤。
(三)排水闸调度
及时的排除涝水,控制闸上水位不超过耕作要求的水位。在汛期外河水位高涨时,及时关闸,防止倒灌,并利用外河水位短期回落时机开闸抢排涝水。在汛后,外河水位低于闸内水位时,即开闸排水,以使尽可能多的土地进行耕种。对于灌排两用闸,当灌溉季节遇到干旱年份应根据农田需要,适时开闸引水灌溉。并根据河道自然条件在鱼苗旺发期引水“灌江纳苗”,将鱼苗送入闸内河道。
(四)进水闸调度
根据灌区和电站的需水要求,及考虑到外河水位的变化,有计划地引水。趁外河涨水时机及时开闸引水,使湖泊水库尽快充满。
关键词: 西北农林科技大学 水利水能规划 改革思路
水利水能规划(含课程设计)是我国大部分水利类本科专业设置的一门专业基础课[1],在西北农林科技大学,该课程涉及水资源与环境工程、农田水利工程、水利水电工程、热能与动力工程等多个专业。该课程根据国民经济发展对开发利用水资源提出的实际要求,以及水资源本身的特点和客观情况,依据《中华人民共和国水法》的规定,讲授如何经济合理地综合治理河流,综合开发水资源,确定水利水电工程的合理开发方式,开发规模和可以获得的效益,以及拟定水利水电工程的运用方式,等等。课程内容有兴利调节计算、洪水调节计算、水能计算等三大部分。该课程的讲授需在学生完成《工程水文学》、《水文学原理》、《水力学》等课程的基础上进行[2―4]。
本课程的培养目标为,使学生在掌握工程水文内容的基础上,学习水利水能规划的基本理论、基本知识,初步掌握这方面的分析计算方法,使学生毕业后,经过一段生产实践的锻炼能参加这方面的工作。课堂讲授32学时,课程设计为1周。如何在短学时的情况下使学生掌握水利水能规划的相关内容,这是我们在历年教学中重点探讨的问题。基于以往的教学经验,我特提出以下改革思路。
一、在课堂讲授中,采用传统方法结合多媒体教学提高教学质量。
我校在2008版本科课程设置中,为强化学生实践能力,缩短了专业课程的学习时间,水利水能规划课程的学时由以往的36学时减少为32学时。为了充分反映该课程主要内容,在规定学时内完成主要内容的讲解过程,可运用多媒体教学来缓解目前教学学时较短的不足,多媒体教学较纯板书教学而言,在有限的时间内能讲授更丰富的内容。
多媒体教学能够充分利用网络资源和动态展示的优势,具有画面多、信息量大、直观性强的特点。在水利水能规划课堂讲授过程中,采用多媒体进行教学,对于不易理解的内容,以色彩丰富而且直观的图片、表格和图示进行讲解,能够使学生易于理解和消化吸收相关知识。如水库特征水位的讲授,以图形展示,逐个讲解,使得学生充分理解各特征水位,以及对应的特征库容。又如对于洪灾的讲解,充分利用网络资源和对特定地区洪水视频来展示洪灾的凶猛和危险性,使得学生对于理解洪水灾害有更深刻的印象。此外,当讲授水电站能量转换过程时,以“图解+视频文件+动画”的形式,可将水电站发电过程形象地展示出来。
多媒体教学可以减少信息在大脑中从形象到抽象、再由抽象到形象的加工转换过程,能充分传达教学意图。但相比较而言,多媒体教学由于在相同时间内能使教师传授比传统教学更多的知识,因此对于学生来说,需要投入更多的时间预习,而且在课堂讲授时间内,需要加倍集中精力,以期消化和吸收当次课堂知识。因此学生进行充分预习、精力集中和课后复习成为必要的环节。为了使学生及时消化和巩固知识,一方面,教师需要及时在课后布置一定量的作业,另一方面,可以在每次授新课之前,用5分钟左右的时间快速复习上次讲授的要点,以便起到承上启下的作用。
在运用Powerpoint制作讲义的过程中,通过添加大量的图片、短片、动画等来吸引学生的注意力,同时将多媒体教学与传统教学、启发式教学、视听强化教学等其他教学方式有机结合起来,例如对一些基本公式的推导,采用传统式教学;而对于水力发电、径流调节计算、洪水调节计算、水能计算等的基本原理、基本方法和基本步骤,可以利用多媒体或网络技术清晰地演示给学生,使学生全面、直观地了解这些内容的原理、方法、作业程序,最终形成一个清晰的逻辑概念,这样不仅可以拓宽学生的视野,引导学生学习和思维的过程,同时也可以充分调动学生学习的积极性和主动性,使学生从被“灌输”的状态,进入“互动”的学习状态;使学生参与教学,由被动地位转为主动地位,在创造和想象的空间里,发现知识、理解知识、掌握知识。在此基础上,学生通过课下深入学习,能够加深对问题的理解,并不断和同学、老师讨论交流,从而巩固相关知识[5―6]。
二、增加实践环节,加强学生水利计算和水能规划的基础理论和动手能力。
水利水能规划课程设置了课程设计,历时一周。课程设计的主要内容,应使学生在掌握基本理论的基础上,进一步通过实际工程案例的计算分析,深入理解该课程的应用价值和功能,即在课程设计中,提供相关工程实例的水文、泥沙、地质、水能及工程地点等基本资料,将理论知识融会贯通,灵活体现在实际工程分析中。主要内容是依据经水文分析计算后提供的设计年径流、设计洪水、泥沙特征等成果,按照工程设计标准,通过兴利调节计算、水能计算和调洪计算等,分析确定水资源利用工程的规模,并为水资源利用工程的调度运行提供相应的特征参数。通过课程设计,学生可将课堂上学到的理论知识应用于工程实践,全面掌握水文分析与计算的原理、方法;了解水库电站设计中水文分析及水能计算部分的基本程序,训练学生的知识运用能力与实际动手能力;同时还可以使学生把看似不连贯的知识点融会贯通,从而对本课程在工程实践中的应用有所了解。
课程设计以西北某河流多年径流特征为基本数据,考虑蒸发和渗漏损失,以年调节水电站为例,分析水库的死水位、防洪限制水位、正常蓄水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位及相应的特征库容,进行兴利调节计算、防洪调节计算及水能计算,最终确定水电站的动能参数和水库的特征参数。理论方面的基本要求是理解兴利调节计算、水能计算及调洪计算的主要步骤。在实际操作中,水库工程的设计方案中涉及不同特征水位的选取,课程设计中根据实际工程案例需要考虑不同的情况,如正常蓄水位与防洪限制水位的关系(依据实际条件选取),确定死库容需要考虑的主要因素(泥沙淤积等),兴利调节计算中需考虑库水面蒸发等因素并计入损失进行计算,水能计算过程中是否能在规定条件下计算出保证出力,水电站实际机型的选用需套用定型机组而不是直接选取计算的理论值,调洪计算需考虑不同的设计标准等。课程设计的内容需给学生充分思考的空间,其计算结果可允许有一定变化,这与授课时完成作业有所不同,因此在课程设计的完成过程中,学生既深化了课堂知识,又初步掌握了实际工程设计的基本步骤,学会了动脑灵活解决问题。
本课程的实践环节和水文实习融合在一起,通常在每年暑期进行为时1周的认识实习和3周的综合实习,其中有若干天时间用于了解和调查河流的水文情势,并了解水电站发电基本设备构成及发电程序,使学生对于课程内容在实际中的应用有一定程度的认识。此外,还可通过和教研室经验较丰富的教师交流,改进教学方法,提高学生对课程的学习兴趣。
三、增加本科生及早接触和参与研究项目的机会。
我校多年来组织本科生积极申报“挑战杯大学生科技竞赛”、“大学生科技创新性实验计划项目”,区分为重点项目和一般项目,资助额度几千元不等,国家层面上也有相关科技创新项目方面的资助。善于观察、积极思考、喜欢探索的学生往往在指导老师的帮助和指点下获得项目的资助,从而开展相关的调查、试验和研究,对于培养大学生从事初步的研究工作和独立的创新性思维具有很好的鼓励和推动作用。虽然我院以往对于该项目的获批额度不大,但近年来对于教师指导学生参与科技创新活动,以及大学生发表学术论文等都有积极的鼓励措施,如学院承担大学生发表学术论文的版面费,在学生的学期综合测评中给予加分,等等,为推动大学生参与科研项目和进行科技创新活动营造了良好的学术氛围。
我校目前对个别专业的本科生实行了“2+2”复合培养模式,即在大学期间,前两年集中加强基础知识、基本理论、基本技能、外语能力、综合素质的培养,以强化基础,拓宽知识面;后两年实行导师制,在学生学习相关专业知识和技能的同时,参与指导教师从事的科研或工程设计工作。选择导师后,对于学生参与具体的工程项目或科研工作具有积极的推动作用,有利于学生直接参与相关研究,并对如何具体应用专业知识有良好的正面作用。该模式适宜大力推广到其他专业和高校。
四、结语
针对《水利水能规划》课程课时少、课程设计改革等方面的问题,我们提出在多媒体教学中进行改革和增强教学效果的措施,以及课程设计中应使学生重点掌握的问题,提倡学生在本科阶段参与实际的工程实践和科学研究,为培养高水平本科毕业生打下基础。本文的相关内容可为今后的教学提供一定的参考。
参考文献:
[1]周之豪,沈曾源,施熙灿等.水利水能规划[M].北京:中国水利水电出版社,1996.
[2]王维第主编.水电站工程水文[M].南京:河海大学出版社,1995.
[3]陈惠源,万俊主编.水资源开发利用[M].武汉:武汉大学出版社,2001.
[4]余铭正,孟宪生合编.水电规划与管理[M].北京:水利电力出版社,1994.
[5]向友珍.“工程水文与水利计算”课程教学方法改革探索[J].高等教育研究,2005,(3):37-38.