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(fā)現(xiàn)，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(shù)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(jīng)濟評價工作中，進一步規(guī)范和完善現(xiàn)有計算公式中存在的模糊和容易誤解的有關內(nèi)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(nèi)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(nèi)其它用電設備增加5%電能系數(shù);9.8/3600 為單位換算系數(shù); η 為泵站綜合效率系數(shù)，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(zhèn)供水、工業(yè)供水等，需要全年運行外，農(nóng)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(qū)內(nèi)，既有水田、旱田、坡水，又有城鎮(zhèn)排水; 當承泄區(qū)( 外水) 水位高于排水區(qū)( 內(nèi)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(jù)設計排水區(qū)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(qū)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(qū)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(jù)設計排水區(qū)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(qū)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(qū)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(shù)統(tǒng)計法。根據(jù)工程地點附近的雨量站資料，先統(tǒng)計歷年的＞30 mm的降水天數(shù)，然后計算多年平均＞30 mm的降水天數(shù)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(shù)統(tǒng)計法。根據(jù)工程地點附近的雨量站資料，先統(tǒng)計歷年的＞50 mm的降水天數(shù)，然后計算多年平均大于50 mm的降水天數(shù)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(qū)內(nèi)全部為水田的情況。根據(jù)設計排水區(qū)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(qū)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(shù)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(jù)工程地點附近的雨量站資料，先統(tǒng)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(shù)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(shù)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(tǒng)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(shù)C，應考慮提水灌區(qū)的特點，一般情況下，水田回歸水系數(shù)提水灌區(qū)遠比自流灌區(qū)小;強排系數(shù)k，主要考慮灌溉期內(nèi)當承泄區(qū)( 外水) 水位高于排水區(qū)( 內(nèi)水) 水位時需要強排的時間比重，估算其強排系數(shù)。

3 多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)估算

3.1 灌溉效益計算中多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)

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(fā)現(xiàn)，部分設計單位灌溉效益計算公式中，K灌為增產(chǎn)保證系數(shù)，應該為多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)，具體的計算公式如下:

式中: K灌為多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù); 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(shù)( 一般取C=0.5，0≤C ≤1) 。

3.2 治澇效益計算中多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)

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

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

4 結(jié) 語

針對湯原縣振興灌區(qū)泵站、佳木斯市郊區(qū)大型泵站、杜爾伯特縣江灣泵站、紅興隆農(nóng)管局七星河澇區(qū)泵站、紅興隆農(nóng)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(fā)現(xiàn)的問題，根據(jù)上述介紹的計算公式和方法，特歸納今后在水利工程經(jīng)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(zhèn)供水泵站城鎮(zhèn)供水和工業(yè)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(nóng)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(nóng)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(qū)內(nèi)，既有水田、旱田、坡水，又有城鎮(zhèn)排水;當承泄區(qū)( 外水) 水位高于排水區(qū)( 內(nèi)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(jīng)濟評價中，需要計算的工程效益，如: 防洪效益、城鎮(zhèn)和工業(yè)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(jù)多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)計算公式K = P+(1—P) ×C，計算城鎮(zhèn)和工業(yè)供水效益、灌溉效益。

一般情況下，計算城鎮(zhèn)和工業(yè)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(shù)要求較高( 一般取C =0.8 左右) ，所以多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)K供=0.99，接近于1，因此，城鎮(zhèn)和工業(yè)供水效益計算中往往省略多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)。

農(nóng)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(shù)一般取C =0.5 左右，所以多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)K灌= 0.875，因此，在灌溉效益計算中應考慮多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)。

4.2.2 治澇排水效益估算

根據(jù)多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)計算公式K澇=( 1－ P) /2，計算治澇排水效益。農(nóng)田治澇標準一般為P =20%( 5 a一遇) 左右，所以多年平均值轉(zhuǎn)換系數(shù)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(zhuǎn)換系數(shù)。

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