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南水北调西线工程规划设想(武大水电学院丘传忻教授)

发布于:2022-07-25 11:23:25 来自:水利工程/水利工程资料库 [复制转发]

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我的管网调水之梦

丘传忻


一、引子

1963年我毕业于原武汉水利电力大学 (现武汉大学水电学院)后留校任教,从事与泵及泵站工程有关的机电排灌等取水输水工程的教学和科研工作。负责和参与过南水北调东线工程的部分项目的实验及科研。上世纪70年代编写过《国外大型水泵及大型泵站》,并开始进行大型泵站进出水流道试验研究。80年代撰写了专著《泵站节能技术》并已正式出版,完成了多项科研任务并发表过数十篇研究论文,创办全国泵站科技情报网(后更名为全国泵站科技信息网),担任《泵站技术》杂志主编。90年代以后撰写专著《泵站工程》、《泵站技术改造》以及取水输水工程系列丛书之一的《泵站》等专著,还翻译了近200万字的国外书刊及文献资料。可以说,自从参加工作起,南水北调之梦已经成为我毕生中最为重要理想。


二、 以最快的速度向西北调水

我国正在实施的南水北调东、中、西线工程,国家投入大,各类专家和建设者们也付出了巨大努力。虽然工程取得了不少成绩,但和国家发展要求相比,总觉得投资过大,速度太慢,对环境影响太大。

众所周知,近二十年间,我国相继建成了油气管网、国家电网、高速铁路网、高速公路网,如果算上通讯方面的互联网和即将建成的北斗卫星通讯网络,可以说是网络无处不在。这些网络已经开始为我国现代化建设发挥越来越大的作用。但是,我国的南水北调如果说“三纵四横”也算是调水网络,那也只不过是河网式网络,而且这个网络的建成将是非常漫长的。从1952年毛主席提出 “南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。”的设想以来,南水北调已经过前50年的准备阶段,从2002年国务院宣布南水北调正式开工到全部建成的2050年又是近50年。也就是说,现行的南水北调方案可能需要经历整整一个世纪才能完成,这样的工程真是令人触目惊心。我一直在想,为什么我国的调水会如此复杂,能不能简单些?为什么会耗时如此漫长,能不能快一些?为什么投资会如此之大,能不能更省一些?想来想去,比较来比较去,觉得建立调水网络是对的,但不是像现在的河网式调水网络,而应该是管网式的调水系统。为此,我提出了建立“国家调水管网”方案。这不仅可以大大加快向西北的调水步伐,而且还可加快全国性水资源的平衡调度,也可以大大减少投资,提高资金回报率。

我所提出的“国家调水管网”方案是用管道把全国主要城市的自来水管网系统连接起来,无须建高坝和大型水库,也无须集中建造大型泵站,就可以形成全国性的水资源平衡调水系统。这个系统可以分期分区分段建设并受益,建设速度快,投资效益好。

国家调水管网可以沿着主要的铁路干线布置。向西北可从兰州开始,沿着兰新铁路直达乌鲁木齐;向东沿着陇海铁路直至江苏徐州;然后,在陕西的宝鸡向南沿着宝成铁路直到成都或重庆;在河南的郑州向南沿着京汉铁路直达武汉;在江苏的徐州向南沿着京沪铁路向南至安徽合肥和江苏南京;另外,从西安向北经大同、延安向宁夏、内蒙延伸,最后形成国家调水管网的骨干管线。骨干管线建成后,再向沿线周边在建支线,逐渐形成全国性调水管网系统。


三、 向西北调水从兰州出发

本方案提出,国家调水管网向西北调水的实施方案可以从兰州出发。首先建设兰州至武威的管道,将兰州多余的水可以很快输送到武威。可能会有人问,兰州不缺水吗?有专家指出,兰州并非资源性缺水城市,而属于结构性缺水。也就是说,在兰州局部呈现出来的缺水现象并不是因为水源匮乏、水量不足所致,而是不科学、不合理的生产、生活用水方式导致水资源得不到均衡配置,使得局部地区或某些领域水资源吃紧;而在另一些地方,水资源利用方面却存在着惊人的浪费。因此,如果采取改变生产和生活方式,大力推广节水技术,合理调整水价,避免水资源浪费,兰州是有可能向武威方向调出部分水量的。即使是将来兰州自身的用水量有可能增加,但因为黄河在兰州过境,黄河的水量也有丰枯之分。兰州的用水也有高峰和低谷的季节,甚至在一日之间也有白天和夜晚用水量不同之别,因此,在黄河来水量大的丰水季节,也有用水量少的季节或晚间,在不影响兰州用水的情况下,向管网输送少部分水量还是有可能的。这样不仅可以增加兰州自来水公司的收入,也可以为管网补充水源。当然,为了争取输送更多水量,可能需要扩大兰州自来水厂的容量;在兰州有多余水量输出的时候武威方向不一定有用水需要,这就需要在武威建设必要的蓄水实施,国家管网和武威当地政府或民间资本不仅需要建设兰州与武威之间的管道,还应该大力协助和参与建设兰州和武威自来水厂的相关设施的改造和扩建。不过,这些投资很快就会有回报,因为输水管道渗漏和蒸发极少,具有良好的节水、防污治污和环境保护特性,不管在冬天还是夏天,使白天还是夜晚,而且管网还可以分段施工,完工后的管段可以很快投入运行,分段受益。即使是在启动资金很少的情况下也可以很快启动国家管网的向西调水工程。
在运行过程中,如果国家管网或其他资金允许,管道工程还可以从武威向张掖方向逐步延伸,逐渐扩大受益范围,直至新疆乌鲁木齐。如果发现兰州水源不能满足武威以西方向的需水要求,调水管线就可以从兰州向天水、宝鸡方向延伸,从而把黄河和渭河的水资源连接起来,甚至还可以沿宝成铁路向广元、成都方向延伸,把黄河、渭河以及长江流域的水资源连接起来,从而可以避免在高海拔和地震高危地区的长江支流的上游建300米以上的高坝和大型水库的情况下也可以满足国家管网向西北调水的水源要求。如果国家管网还需要增加水源,可以再从宝鸡向西安、郑州延伸,然后向南沿京汉铁路线向豫南和湖北延伸,直至武汉;还可以沿陇海线把郑州和徐州连起来,并沿京沪铁路向长江下游延伸。与此同时,还可以从西安向北把水送往大同、延安,直至宁夏和内蒙。这样就可以在较短时间建成向国家管网西北调水的骨干管线,并以最快速度实现向西北调水的梦想。
如果水源充足,还可以从乌鲁木齐向中亚各国供水。用淡水换取石油和天然气,大大提升国家管网的经济效益,为国家管网积累更多资金,也可以加强我国和中亚各国的和平友好交往,这对国际政治、外交、经济、战略具有非常重要的意义。
四、 沿铁路布置调水管网的优点
作为一项全国性的水资源平衡与调度工程,与国计民生和社会发展息息相关。因此,在评价该项工程的优缺点时,首先看其规划布局是否符合国家整体的长远发展大局的发展规划。众所周知,开发大西北是我国建设和发展的伟大战略,向西北调水工程能否为开发大西北奠定必要的物质基础是衡量该项工程优劣和成败的关键。另外,根据2002年10月10日中央政治局常务委员会会议审议并通过的《南水北调工程总体规划》(简称《总体规划》)明确指出,“供水对象应该首先满足城镇居民的用水不足,其次是满足工业用水要求,然后是符合节水要求并有较好经济效益的农业用水”。向西北调水的整体规划布局也必须符合这一规划精神。
据此,沿铁路布置调水管网的优点大致可以归纳为以下五个方面:

   

  1 .符合加快开发大西北和全国城镇化建设战略: 在西北,乃至在全国,铁路沿线的城镇最为密集,常住人口相对较多。可以想象,当一个地方连生活用水都得不到保证的情况下,怎么能够稳住常住人口,更不用说吸引高端人才。沿铁路布置调水管网,就是用最快的速度满足铁路沿线城镇居民的生活用水和工业用水,同时也符合节水要求并有较好经济效益的农业用水。这对改善多数居民生活和发展当地工农业生厂提供了物质基础,也有利于全国各地的城镇化发展。同时,只有当地众多农村劳力可以在离家不远的城镇就能找到更好大的工作,自然就不必出远门在外打工,因此城镇化建设也可以抑制像北京、上海、广州那样的大城市无序扩大,才能使全国的中小城市的城镇化建设持续健康发展。因此,沿铁路布置调水管线是符合加快开发大西北和全国城镇化建设战略。
    
2 .有利于加快调水管网的建设
铁路沿线不仅有比较集中的人口,而且有基础较好的供电设施。因为调水管网的沿线还需要设置很多加压泵站、供水站以及通讯设施等,这些也是保证调水管网能否快速建设的重要条件。如果管线从远离电网的无人区通过,则需要在建设管网的同时另建高压输电线路,这不仅会增加输电线路的工程投资。另外,因为这些无人区并无用水需求,即使输水管线分段建成也无法及时分段运行,也就无法提高投资的回报率,从而不利于资金周转,延缓管网的建设速度。
    
3 .有利于提高全国自来水厂的设备利用率
全国有不计其数的大、中、小城镇,也有不计其数的自来水厂。如果能够将这种多的自来水厂也列入国家调水管网系统,自来水厂的取水泵房也可作为调水系统的取水泵站。也就是说,自来水厂的取水泵站在用水高峰时保持原有的水源供给,在用水量较小的季节和晚间又可以为调水管网提供一定水源。这既能提高各地自来水厂的设备利用率,增加运营收入,也可以减少国家调水管网取水泵站的建设投资。

   

  4 .有利于提高全国各城镇的供水保证率
现行的河网式南水北调系统的主要水源集中在东、中、西三条线的源头,一旦源头遇到干旱缺水、水质污染或其他不测因素等问题,安全调水将会受到很大影响,供水保证率将大大降低。但调水管网的取水泵站遍布全国,一般都是东边太阳西边雨,不会出现全国性的干旱缺水、大范围的水质污染等现象,从而可以大大降低供水的不利风险,大大提高全国城镇的供水保证率。

    

5 .对环境负面影响小
大型水库所带来的最大环境负面影响是淹没面积大,破坏水源地原有所有文化和工农业设施,大批农民被迫移民搬迁,从而大大增加了国家补偿和移民拆迁费用。另外,因为河网式的调水系统多采用自然河道和开敞式的人工渠道输水,而且是河渠交叉,任何与此相通的水源受到污染,都会严重影响到调水安全,这是污染环境队调水工程不良影响。为此,调水工程还要花费大量资金,采取多种技术措施和法律法规才能确保系统不受污染,从而增加了工程的艰巨性。但是,管网调水系统是分散式的取水,封闭式输水方式,不需要建设大型水库,也不用开敞式输水方式,完全可以避免上述弊病,不会造成大量移民搬迁,环境也不会对输水产生负面影响。

 

五、管道输水是向西调水的最佳方案

众所周知,对于某项工程可能会有很多规划设计方案。任何规划设计方案在立项时,必须首先研究其可行性,然后再对可行方案进行比较,并从中选取最佳方案。另外,在评价某工程优劣有很多方法,因此,在评价之前,首先要选择科学合理的评价方法。

在评价工程规划方案的可行性时,要考虑当地自然条件和社会发展的需要,还要考虑工程投资、效益、工期、难度等各方面因素。例如工程牵涉的部门太多,工程规划和运行调度过于复杂,工期过长,可能导致投资过大或回报率太低,使得投资者失去信心;另外,有的工程方案也可能招致资源浪费太大,不利于国家对有限资源的有效利用和保护等,都可能列为不可行。

对各可行方案进行选优时也有很多方法,如:
  1. 总投资最小法:投资小为优;

  2. 投资效益法:应考虑投资和效益两个方面,净效益最大者为优;

  3. 年运行费用最小法:考虑年运行的电力和燃油等动力费,以及维修费、管理费等费用,运行费用小者为优;

  4. 成本最小法:年运行成本除年运行费用外,还包括折旧费。折旧费的大小取决于工程总投资的大小,因此,成本最小法实际上考虑了总投资和年运行费用两个方面,故可以认为成本最小者为优;

  5. 经济效益最大法:同时考虑工程投资、年运行费用和经济效益三个方面,经济效益是指在市场出售的商品的利润大小,故可以认为经济效益大者为优;

  6. 社会效益最大法:有人认为一项工程的实施主要是为了发展当地的经济建设,即使亏本但只要是社会效益大也是可取的方案;

  7. 净效益最大法:即经济效益、社会效益之和,减去年运行成本和折旧费等所得出的净效益最大者为优。

由此可见,工程反感的可行性和优选方法很重要,也很复杂,因此往往受到人为的主观因素的影响而使工程遭受很大损失。比如社会效益的计算就存在很多分歧,其中分摊系数的确定就是一个麻烦事。所谓分摊系数是指工程完工后,所产生的社会效益大小新建工程一家所决定的,当地工农业发展规划、项目资金是否到位、技术人员和劳务人员的积极性等,都会影响到当地经济的发展。各个部门都应分摊一部分效益,所以新建工程只能按一定的分摊比例确定其谁会效益,这个比例就是分摊系数。因此确定分摊系数本身也有科学合理的问题。但不管怎样,尽量避免人为主观因素的干扰是方案选优的重要问题。
根据上述评价方法和标准,我们就可以对管道输水方案做出较为科学合理的评价。
1 .水量损失少,节水效果好:
水资源是人类不可缺少的重要物质资源,在我国严重缺水的西北更是这样。因此向西北调水工程应该特别关注节水。以往,很多人常常认为节水仅仅是用户的事,而与规划设计人员无关,这是非常错误的看法。正是因为这种错误的指导思想,我们常常可以看到全国绝大多数灌溉输水和田间灌溉都采用明渠,甚至在严重缺水的西北干旱沙漠输水和用水也是这样。其理由很简单,一是从夏禹治水的几千年来,我们的老祖宗就是这样干的,老习惯根深蒂固;二是农田水利投资少,农民没钱,只有劳力,用不起管道,只好挖沟输水。但是,在南水北调、向西北调水等特大型工程方案好像并不缺钱但也是采用明渠输水,据说这是因为调水流量太大,管道无法满足流量要求,只好采用明渠输水。但是,明渠输水会浪费多少水资源?或者工程会因水量损失而增加多少调水流量却无人过问。
众所周知,西北地区不仅降雨量少,而且蒸发量很大,平均年蒸发量达2000mm左右,50m宽,1km长的明渠水面的年蒸发量达10万m 3 ,1000km的年蒸发量将大1亿m 3 以上。另外,西北干旱戈壁沙漠地区的土壤多属于沙性土壤,土壤的渗漏量很大,水的有效利用率在50%至25%,甚至更低。也就是说,在这样的土壤上修建明渠,有一半,甚至3/4的水量都会因为下渗损失掉,或者说,原本需要25亿m 3 的调水量可能要在此基础上增加到50亿 m 3 或100亿 m 3 。这是多么惊人的损失!这部分水资源的损失,还会使得整个工程的规模巨增、工程投资的巨额增大以及和水费成本的显著增加。这些都是规划设计人员和决策者在确定工程规划方案时所造成的。这样的规划方案所造成的投资和成本负担加在国家和百姓头上是没有道理的。这样的规划方案应该列为不可行方案。
我们再来看看管道输水方案。因为管道是与外界隔绝的封闭式输水方式,全年基本不会因渗漏和蒸发而浪费水量,因此可以认为,管道输水是最为节约水资源的输水方式。同时也是严格控制工程规模、降低工程造价、降低水费成本的输水方式,因此,管道输水被认为是当代最先进的输水方式。

    

2 .运行时间长,输水效益高:   调水效益主要体现在社会效益上。社会效益又体现在能否确保受水地区常年不间断供水。首先看看明渠输水方,因为西北地区冬季气温低,明渠水面冬天容易结冰,由于渠道水深不大,结冰期长,因此,在冬天明渠无法输水,致使工农业作业时间大大缩短,从而使社会效益受到影响。但管道可埋设在冻土层以下,管道内的水温可以保持在冰点以上,可以全年运行,因此管道输水方式的社会效益大于明渠输水。

3 .水质无污染,调水质量高:   像南水北调这样的河网式的调水形式,输水渠道和众多河湖交叉,每个交叉处都和众多河流湖泊相连通,任何与此相通的河湖遭受污染都会影响输水质量。因此,中央提出了 “三先三后”(即“先节水后调水、先治污后通水、先环保后用水”)的要求。但要做到这一点并不容易,甚至即使花费大量的环保经费,制定很多严格的法律法规,在相当长的时间内都难以办到。但管道输水却完全不同,由于管道和外界隔绝,输水质量不会因为环境污染而受到影响。因此,管道输水不仅由于节水,同时有利于防污治污,也有利于确保调水水质的安全可靠。
当然,可能有人会问,尽管管道输水方案有工程投资少、不受环境影响和调水水质好、运行时间长和社会效益高等优点,但如果管道输水流量太小,对干旱少雨的西北地来说可能只是杯水车薪,也可能降低社会效益,这样的管道输水方案也不见得是最佳方案。


六、影响管道直径的主要因素

如何比较管道和明渠的优劣存在很多分歧,特别是对输水能力的认识。否定管道输水方案的人,其重要理由是因为管道输水能力太小,用管道输水只能是杯水车薪,解决不了大问题。但是,这是不是真的如此,我们可以先看看下面的一个例子。假设某调水工程的年调水总量为100亿m 3 ,考虑到渠道不可能全年运行,若按半年时间运行,按1m/s的流速计算,采用梯形明渠输水,其底宽30m,水深10m,水面宽度将达到96.8m,这算得上是特大型渠道了。
对于年输水总量、管内流速和年运行时间仍保持和明渠输水一样,则输水管道的直径将达到28.4m(单管布置),这样的巨型管道当然是无法实施的,因此,说管道输水不可行并不是不可理解的。不过,管道毕竟和明渠完全不同。管道的水量损失少,管内流速快,运行运行时间长,这是公认的。因此,采取节水措施,减少渠道和农田渗漏损失、减少居民和工商业等城镇浪费水量后,年输水总量从100亿m 3 减少到25亿 m 3 ;流速从1m/s加大到3m/s;运行时间从半年延长到一年也是完全有可能的。这样就可使管道直径从28.4m减小到5.8m(单管布置);如果双管布置,则每根管道的直径为4.1m;如果三管布置,每根直径为3.3m。另外,输水总量还与当地水资源的利用率有关,如果进一步科学开发利用当地的水资源,输水总量还可以减少,从而进一步使管道直径减小。

另外,对于开发大西北这样的伟大计划,不要指望一天就能把戈壁沙漠变为绿洲,而需要分期、分区、分段进行建设。而多管布置的调水规划方案是十分有利的。如三管布置方案,可以在近期规划中先建一根管道,在中期再建一根,在长期规划中三根全部建成,相互之间并不影响彼此运行,而这些是明渠难以做到的。这样,管道输水方案将由不可行变得切实可行。

根据上述分析可以明显看出,减小管道直径的主要途径有:减小年输水总量、加大管道流速 、延长运行时间 。

 

(1)减小年输水总量  可能有人会问,采用输水、供水、用水采用管网方案能把100亿m 3 的年调水总量减少到25 m 3 吗?为此,需要对输水总量进行更仔细的分析。因为输水总量等于实际需要水量加上损失水量再减去可以利用的当地水资源。所以在实际需水量不变的情况下,减少损失水量和增加当地水资源的有效利用量,是完全可以减少输水总量的。当然,减少年输水总量并不是去减少城乡居民用水,也不是去减少工商业必要用水和符合要求的节水型农业用水,而是减少输水、用水过程中的水量损失,并科学合理地开发利用当地水资源。另外,渠道的损失水量,可以用渠道输水的有效利用系数来表示。渠道输水的有效利用系数越低表示水量损失越大。在戈壁沙漠等沙性土壤和干燥气候的情况下,渗漏和蒸发量所造成的输水损失水量是相当惊人的。甚至采用防渗渠道,其渠道输水的有效利用系数也难以超过50%。同样,城乡居民用水、田间渠道输水过程和大水漫灌等灌溉方式所损失水量照样很大,田间水利用系数就很难超过50%。如果总调水的有效利用系数仅考虑此两项的乘积也可以得出总输水量的利用系数仅为25%,这是完全有可能的。如果再考虑当地水资源的开发利用,输水总水量还可以进一步减少,管道直径也可以进一步减小。正因为如此,可以看出在输水和供水过程中的节约用水和科学开发当地水资源(即所谓的开源节流)的重要性,也说明采用管道输水是调水工程的好方案。

 

(2)加大管道流速 : 在明渠设计中,既要防止流速太快而冲刷渠道,也要防止流速太慢而使渠道淤积。另外,明渠都是靠重力流动的,水力坡度是决定渠道流速的重要因素之一。而水力坡度越大,渠中流速就越大,但水头损失也越大,这就要求取首和调水目的地的高差越大,即需要抬高水源地的高程。如果是水库取水,则要求加高大坝。但不管是渠道衬砌,还是加高大坝抬高水位,都要增加工程投资。因此,明渠流速不能太快,一般控制在1m/s左右。但管道输水却不同,由于管道通常均采用钢筋混凝土管、钢管等耐磨管材,即使加快管内流速也不至于冲刷管壁。因此,管道内的流速可以明显大于明渠内的流速。当然,管内流速太快也会增加水头损失,导致能耗增加,因此,管内流速也不宜太快,在管道设计时常常需要进行经济管径计算来确定最合适的管道直径,通常管内流速增加到3m/s左右是完全可能的。

 

(3)延长运行时间 : 运行时间的长短也会影响管道直径的事,恐怕有不少人会出乎意外。实际上,在年输水总量不变的情况下,运行时间的延长就意味着每秒钟的输水量(即通常所称的流量)的减小,从而使管径减小。但是,以往的规划设计往往因为居民和工农业季节性用水需要,经常出现输水时间和用水时间的矛盾,也就是在用水季节输水流量大,而在用水量少的季节只用当地水资源,调水工程只好停止运行。因此,有些调水工程的运行时间往往不足半年。但是,延长调水工程的运行时间就意味着在非用水高峰季节也要投入运行,为此就需要利用当地的蓄水工程或在当地增设蓄水设施。虽然这样也会增加投资,但与加大长距离输水的管道直径所增加的投资相比往往是值得的。另外,因为在冬季结冰期长,明渠完全不可能全年运行的,而埋设在地面冻土层以下的输水管道却不受影响,因此,这也是明渠无法与管道相比拟的。

 

以上回答了管道输水需要多大直径问题,可能还会有人要问:管网调水是否会使水费成本大幅度增加,最后影响管网调水方案的优选?

 

七、管网调水的水费成本分析

水费成本是调水工程的另一个值得关注的问题。很多人已经逐步认识到管网调水可以减少渗漏和蒸发损失,还能防止水质污染。但是,至今仍有不少人坚持认为明渠调水的水费成本低,管网调水的水费成本高,因此而随意否定管道输水。持这种看法的人主要有以下两种理由:
  1. 管道虽节水,明渠却省电:因为明渠输水是借重力而自流的形式将水源调往受水区,运行中不需要消耗电能,所以明渠省电。但管网调水则是靠水泵提升或加压后把水源送往目的地的,因为水泵运转需要耗电,所以管道费电,而电费高必然招致水费成本高,由此作为否定管道输水的理由。由此可见,持这种观点的人认为,电费是决定调水工程水费成本的决定性因素。但实际上,管网调水是否需要泵站提水或加压,主要取决于水源和受水区的相对位置高度。当水源位置高出受水区的高度大于管路阻力损失时,管道内的水流照样可以自流到达受水区,运行中水泵无需投入运行也可以将水调往目的地。因此,认为管网调水一定需要耗电的结论是不正确的。


    果把管道和渠道都放在低于受水区的同一水源,渠道自流是无法实现的,而管道抽水虽然需要用电,但毕竟是可以实现的方案。用一个可以实现的管道输水去和一个无法实现的自流方案方案相比者是毫无意义的。如果非要让明渠自流变成现实,唯一的办法就是让明渠输水的水源高于受水区高程。要满足这个条件,无非是兴建大坝,或加高大坝高度以抬高水源水位,要么延长明渠长度,选择更远更高的水源地。加高大坝或延长渠道又会增加工程投资,从而增加折旧费,最后导致工程的净效益的减小。也就是说,管道输水增加了电费,而明渠却增加了投资。究竟是增加电费换得来,还是增加投资划得来,就需要进一步分析,寻找一个平衡点。随意肯定或否定明渠或管道输水形式都是不合适的。


  2. 管道投资虽小但输水量也小,明渠虽投资大但输水量也大,按调出水量计算每方水的投资还有可能明渠输水方式的水费成本小于管网输水方案。持这种看法的问题主要在于对调水工程的水费成本的计算方法的认识存在差异,也就是按水源地调出水量还是按受水区调入水量来计算水费成本的问题。因为明渠调水时渗漏损失和蒸发损失很大,所以调出水量往往会大大超过调入水量。另外,因为在北方冬天气温低,明渠不可能全年不间断运行,所以从水源地调出的流量还需进一步加大,从而进一步使工程投资增加。但管网输水的水量损失小,调出水量和调入水量基本相等。再考虑管道输水的运行时间长,调出流量更少,管道直径可以进一步减小。因此,如果按水源调出水量分摊调水工程的总投资得出的每方水的水费成本(即工程总投资/调出水量),明渠调水方案的分母大,而管网调水分母小,完全有可能得出明渠方案的水费成本小于管网调水方案的结论。但是,如果按此调出水量计算,即渗漏和蒸发的水量也分摊了一份部分水费,这就是明渠调水的水费成本低的原因所在。但实际上,沙漠和大气层是无论如何也不会付水费的,因此,要么把这部分水费加到受水区的头上,这也是不会被接受的;要么由国家政府买单,这不仅会让国家增加投资负担,而且还将在工程完工之后仍然需要减少折旧费的回收,从而使国家财政蒙受损失。如果这些工程不是国家投资,而是由私营企业、外国公司或其他民营投资公司投资建设和运行管理,而在输水过程中损失掉的这部分水费要他们自掏腰包,这也是办不到的。否则,调水工程将很难吸引民营资本。所以,用这种方法来确定调水工程的折旧费也是不合理的。


    那么,影响调水工程的水费成本的因素有哪些,究竟如何评价才算合理?根据经济学原理,目前也许按净效益最大的方法是比较科学合理的方法。


在《我的管网调水之梦》(5)中已经讲到,以净效益最大是评价调水方案较全面合理的方法。若明渠输水方案的净效益为 E 1 ,管道输水的净效益为 E 2 ,则两个方案的净效益之差为 E 1 -E 2 ,当 E 1 -E 2 =0,即 F z1 = F z2 + f d2 F d2 (其中 F z1 为明渠方案的折旧费, F z2 为管网方案的折旧费, f d2 为电费价格, F d2 为耗电量),则两个方案评级相同,即两个调水方案的水费成本相等(推导过程略)。当 E 1 -E 2 >0,即 F z1 < F z2 + f d2 F d2 ,则明渠自流输水方案的净效益大于管网方案。当 E 1 -E 2 <0,即 F z1 > F z2 + f d2 F d2 ,则管网抽水方案的净效益大于明渠方案。

现在来分析不同方案折旧费的影响因素。通常,折旧费与工程总投资成正比,而工程总投资又与工程规模大小成正比,工程规模又与工程总流量成正比。因此,折旧费与工程总流量有密切关系,即流量越大,折旧费也越大。对于明渠输水方案,因为渗漏和蒸发损失很大,为了确保有足够水量到达受水区,通常明渠调水方案从水源地调出的流量要比管道调水方案多出4倍以上。这个巨大的流量之差造成的折旧率的巨大差距,完全有可能远远超过使管道输水所造成的电费增加,所以,泵站提水所引起的运行费用的增加,并不是决定方案优化的唯一因素,还应该综合分析两个方案的投资、折旧费率、电费价格和耗电量等多个因素后才能决定。

当然,泵站规划设计和运行管理是否合理,对泵站的耗电费和水费价格肯定是有一定影响的。如果满足 F z1 -F z2 > f d2 F d2 ,即管网输水的电费小于两个方案的折旧费差,说明管网输水方案的净效益大于明渠方案。又因为耗电量 F d2 与水的质量、流量 Q 、扬程 H 成正比,与泵站效率成反比,可见要减少泵站能耗,应该采取减小水的含沙量、减小输水和用水过程中水量损失、降低泵站的净扬程和管道阻力损失、提高泵站效率等措施。

由此可见,调水工程的水费成本影响因素很多,不仅与电费有关,而且还与工程投资(折旧费)有关。而电费有与流量、扬程、泵站效率和电费价格等因素有关。要使管道输水方案具有更大的竞争力,就必须在规划设计和运行管理中尽可能减小流量(即减少输水和用水过程中的水量损失),选择扬程更低、泵站效率更高、工程投资更少规划设计和经济运行方案。

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谁能提供一整套河道治理工程质量评定表,含格宾石笼网,M7.5浆砌石堤身,毛石混凝土基础。拜谢!!!!!!!

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