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        新疆博樂市地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)的實(shí)踐與應(yīng)用

        2019-04-25 11:04:24雷小牛肖夢(mèng)兵張?jiān)缊?/span>
        中國水利 2019年7期
        關(guān)鍵詞:機(jī)電井博樂市用水

        雷小牛,肖夢(mèng)兵,張?jiān)缊颍?杰

        一、背 景

        新疆作為全國唯一的國民經(jīng)濟(jì)全行業(yè)用水總量超過“三條紅線”指標(biāo)的省級(jí)行政區(qū),地下水超采是最需優(yōu)先解決的問題。博樂市總?cè)丝?9.62萬人,全市市政、生活、工業(yè)用水和6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng))85 萬畝(1 畝=1/15 hm2,下同)農(nóng)田的灌溉用水(其中高效節(jié)水灌溉面積79萬畝)水源為地下水和博爾塔拉河水,其中地下水占供水量的67%,由全市現(xiàn)有的1 297眼機(jī)電井(其中工業(yè)用井52眼)提供。這些機(jī)電井點(diǎn)多面廣,分布分散,管理較難。2017年10月,新疆博樂市建成了國內(nèi)第一個(gè)使用PPP模式的區(qū)域性地下水遠(yuǎn)程智能計(jì)量技術(shù)示范管控系統(tǒng)項(xiàng)目,覆蓋全市所有機(jī)電井,具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、管理和執(zhí)法功能,在減少地下水開采、確保水資源費(fèi)計(jì)收、提高管理效率等方面發(fā)揮了重大作用,具有良好的借鑒意義。

        二、博樂市地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)介紹

        1.系統(tǒng)組成與功能特點(diǎn)

        博樂市地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)由1個(gè)總監(jiān)控中心、6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng))分監(jiān)測(cè)中心、1 297眼地下水機(jī)井監(jiān)測(cè)站組成,在每個(gè)地下水機(jī)井監(jiān)測(cè)站安裝地下水計(jì)量遠(yuǎn)程智能管控裝置。該裝置由高精度電磁流量計(jì)、遠(yuǎn)控電動(dòng)閥、防護(hù)等級(jí)工業(yè)級(jí)(IP65)的電氣測(cè)控盒、太陽能充電的大容量電池和工業(yè)相機(jī)組成,為一體式系統(tǒng),直接與機(jī)井出水口法蘭連接,能夠良好適應(yīng)彎頭、變徑等因素的影響。

        系統(tǒng)具有對(duì)地下水、河水進(jìn)行精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、長效計(jì)量管控的功能,可方便快捷地發(fā)揮地下水遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、管理和執(zhí)法功能,節(jié)約管理成本,提高管理實(shí)效,并能形成水資源實(shí)時(shí)在線大數(shù)據(jù),是井電雙控智能控制系統(tǒng)的升級(jí)和換代。

        系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):以遠(yuǎn)程智能控制電動(dòng)閥開閉為管控手段,解決實(shí)際管理中的權(quán)限問題;以中國電信物聯(lián)網(wǎng)專用數(shù)據(jù)通道 (CDMA、NB-IOT制式)云數(shù)據(jù)中心為數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)方式,用水?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳,安全性高,并打破了傳統(tǒng)的刷卡取水模式,用水?dāng)?shù)據(jù)更透明、更精確,獲取更快捷;采用太陽能自供電系統(tǒng),滿足全年24小時(shí)不間斷供電,無需協(xié)調(diào)電力行業(yè),僅水利行業(yè)即可自主管控執(zhí)法;橇裝式結(jié)構(gòu),防盜、防破壞;支持流量計(jì)遠(yuǎn)程清零,便于用戶清晰了解年度用水?dāng)?shù)據(jù);核心設(shè)備計(jì)量精度高、穩(wěn)定性好,使用壽命長。

        2.與傳統(tǒng)井電雙控系統(tǒng)的對(duì)比

        地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)與傳統(tǒng)井電雙控系統(tǒng)的對(duì)比見表1。對(duì)比可見,遠(yuǎn)程管控可對(duì)每一眼機(jī)井的用水?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、精準(zhǔn)上傳,并能遠(yuǎn)程控制閥啟閉,實(shí)現(xiàn)了從“點(diǎn)對(duì)面”到“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的物聯(lián)網(wǎng)精細(xì)化管理,可提供區(qū)域性地下水大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

        使用地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)存在用電成本增加問題,原因在于管道變徑、彎頭等原因造成約5%的壓損。經(jīng)計(jì)算,安裝計(jì)量裝置后增加用電成本為2.57元/畝。針對(duì)這一問題,新疆恒勁科博測(cè)控技術(shù)有限公司已與國內(nèi)外知名流量計(jì)企業(yè)共同研發(fā)新款流量計(jì),做到不變徑、不改變流體形態(tài)時(shí)直管段最小,比原裝置減少壓損2%~3%;按機(jī)井同口徑安裝計(jì)量裝置,做到不變徑安裝,減免增加壓損;地方政府水行政和財(cái)稅主管部門將增收的水資源費(fèi)以節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)的方式補(bǔ)貼給用水戶,補(bǔ)償用戶安裝計(jì)量裝置帶來的電費(fèi)增加。此外,用水戶安裝計(jì)量裝置后,節(jié)水意識(shí)增強(qiáng),機(jī)井取水量減少,將達(dá)到節(jié)電效果;隨著地下水管控的加強(qiáng),地下水補(bǔ)水條件將進(jìn)一步改善,地下水位將逐步回升,在水泵功率相同的情況下,出水效率將因地下水埋藏變淺而提高,用電量將呈降低趨勢(shì)。長遠(yuǎn)來看,地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)的能耗劣勢(shì)也將減小,結(jié)合其眾多優(yōu)勢(shì),是刷卡取水管理模式下井電雙控系統(tǒng)的良好升級(jí)和替代。

        3.項(xiàng)目融資模式創(chuàng)新

        對(duì)于新疆大部分地區(qū)來說,水利工程建設(shè)有需求,但往往缺乏資金來源。依照《取水許可和水資源費(fèi)征收管理?xiàng)l例》第三十六條“征收的水資源費(fèi)應(yīng)當(dāng)全額納入財(cái)政預(yù)算,由財(cái)政部門按照批準(zhǔn)的部門財(cái)政預(yù)算統(tǒng)籌安排,主要用于水資源的節(jié)約、保護(hù)和管理,也可以用于水資源的合理開發(fā)”,以及《新疆維吾爾自治區(qū)水資源費(fèi)征收管理辦法》第十二條水資源費(fèi)的使用范圍中明確,可以以新增水資源費(fèi)的一部分用于項(xiàng)目投資資金和后期運(yùn)維費(fèi)用的支付。如此,不僅不會(huì)增加政府的負(fù)擔(dān)、形成隱形債務(wù),而且能夠在保質(zhì)保量完成水資源監(jiān)控能力建設(shè)的基礎(chǔ)上增加財(cái)政收入。

        博樂市地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)項(xiàng)目成功的關(guān)鍵是創(chuàng)新的融資模式。資本方杭州市豐瑞控股有限公司會(huì)同金融機(jī)構(gòu)為新疆推廣應(yīng)用地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)籌措資金25億元,博樂市瑞博水利工程有限公司于2017年一次性投資3 950.21萬元,博樂市原農(nóng)業(yè)水利局(現(xiàn)水利局)每年從增收的水資源費(fèi)中向其支付600萬~700萬元技術(shù)服務(wù)費(fèi),按照技術(shù)協(xié)議,確保系統(tǒng)10年內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        三、博樂市地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)使用效果

        表1 井電雙控系統(tǒng)與地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)的對(duì)比

        博樂市地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)上線投入使用至今,數(shù)據(jù)上傳及時(shí)準(zhǔn)確,累積管理執(zhí)法200余次,配合用戶維修機(jī)電井400余次,流量數(shù)據(jù)上傳準(zhǔn)確率、信號(hào)覆蓋率、遠(yuǎn)程執(zhí)法成功率均為100%,用水季節(jié)監(jiān)控點(diǎn)動(dòng)態(tài)上線率98%以上。

        經(jīng)過2017年下半年和2018年全年的作物生長供水周期運(yùn)行,在確保全市市政、生活、工業(yè)用水和6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng))85萬畝農(nóng)田灌溉井供水的基礎(chǔ)上,保持水資源費(fèi)和機(jī)電井?dāng)?shù)量不變,僅通過安裝地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng),就初步實(shí)現(xiàn)了減少地下水開采、水資源費(fèi)“應(yīng)收盡收”的目標(biāo)。全市1 297眼機(jī)電井2016—2018年實(shí)際供水量分別為 2.10億 m3、1.99億m3、1.94 億 m3,2018 年地下水開采量比2016年減少 0.16億 m3;2017年實(shí)際計(jì)收水資源費(fèi)1 100萬元,2018年系統(tǒng)安裝完成后實(shí)際計(jì)收水資源費(fèi)2 200萬元,并追收2017年水資源費(fèi)1 200萬元。

        地下水遠(yuǎn)程智能管控系統(tǒng)使博樂市原農(nóng)業(yè)水利局(現(xiàn)水利局)及所屬鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng))水管所掌握了水資源的實(shí)際使用情況,為水資源管控提供了有力抓手,管理和執(zhí)法效率大幅提高,用水信息化效果充分體現(xiàn);水資源費(fèi)計(jì)收規(guī)模大幅上升,計(jì)收成本大幅下降。用水戶安裝計(jì)量設(shè)施后,能夠主動(dòng)控制用水量,節(jié)水意識(shí)增強(qiáng)。

        系統(tǒng)核心裝置已獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的2項(xiàng)實(shí)用新型專利技術(shù)認(rèn)證和新疆維吾爾自治區(qū)新產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證,研發(fā)企業(yè)主創(chuàng)人員起草制定了新疆維吾爾自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)《橇裝式 (農(nóng)業(yè))水計(jì)量遠(yuǎn)程管控裝置》(DB65/T 4000—2017),是全國首個(gè)水計(jì)量遠(yuǎn)程管控裝置地方標(biāo)準(zhǔn)。

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