技术观点：大中型灌排泵站现代化改造路径探索

1.1 基本情况

灌排泵站是解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化等问题的有效工程措施之一，是水利工程的重要组成部分，承担着区域性的防洪、除涝、灌溉、调水和供水重任，成为我国经济社会发展的重要公共基础设施 。根据《2023年全国水利发展统计公报》，全国已建成各类装机流量1 m³/s或装机功率50 kW以上的泵站91324处，其中大型泵站507处、中型泵站5014处、小型泵站85803处。灌排泵站为我国农业抗御自然灾害，保障粮食安全、防洪安全、水资源安全、水生态安全和促进农业现代化等提供了强有力的保障。

1.2 更新改造情况

我国灌排泵站大部分建于20世纪80年代及以前，鉴于当时的经济、技术条件，存在建设标准低、设计选型不合理等诸多问题，加之投入运行后运行维护经费不足，导致工程及机电设备老化失修、效率低能耗高、效益不断衰减等问题越来越严重。进入新世纪，中央及各级政府对灌排泵站存在的突出问题高度重视，2006-2019年，先后实施了中部五省大型排涝泵站更新改造和全国大型灌溉排水泵站更新改造，共改造泵站380多处，400多 kW，恢复（含新增）和改善灌溉面积320多万hm²，恢复（含新增）和改善排涝面积 240 多万hm²，每年节能约用电10亿多 kWh，年均减灾效益值70多亿元。通过更新改造，有效提高和恢复了灌溉排水标准，泵站工程完好率、安全运行率、装置效率及运行管理能力等得到显著提高，站区环境得到有效改善。同时，有力支撑了国家中部崛起战略和拉动内需政策实施，促进了泵站科技水平提升。

1.3 存在问题

虽然大型灌排泵站经过10多年的更新改造，基本解决了工程设施设备老化严重等问题，消除了一些安全隐患，工程效益衰减趋势得到明显遏制，管理改革也取得显著进展 。但是，由于诸多原因，大中型灌排泵站设施设备等基础条件总体上仍然较为薄弱，一是大型灌排泵站更新改造受投资所限，只有部分泵站实施了改造，且只能实施以简单修复为手段、以能维持泵站开机运行为要求的技术改造，自动化和信息化程度仍然较低，运行调控手段落后。二是中型灌排泵站尚未实施更新改造 。2016年水利部印发了《水利部办公厅关于开展中型灌排泵站更新改造规划工作的通知》，各省积极开展了规划编制前期工作，但受投资限制，中型泵站改造一直未全面展开，大部分中型灌排泵站工程设施设备老化严重、机组效率低、能耗高、工程安全隐患多等问题长期未能得到解决。三是大中型灌排泵站管理设施与管理手段改造滞后，数字孪生泵站建设刚刚起步，加之自动化控制、信息化管理、智能化运行等方面的人才缺乏，难以适应泵站现代化管理新需求；节能健康缺乏有效保障，难以满足生态文明建设要求。

总之，大中型灌排泵站仍然存在的机电设备老化磨损严重、主机组及变电设备节能水平较低、部分建筑物存在安全隐患、自动化与信息化程度不高、运行调控能力不足、管理设施及环境建设滞后等问题，严重制约了灌排泵站现代化进程，也与目前水利行业推进的以数字孪生工程建设为标志的水利现代化建设要求相差甚远，已难以承载支撑我国乡村全面振兴、农业农村现代化发展和国家粮食安全、防洪安全、水资源安全、水生态安全以及实现“双碳 ”目标的重任，迫切需要实施现代化改造。

（1）是保障国家粮食安全的必然要求。大中型灌排泵站所在地区大部分是我国商品粮生产基地，是粮食生产的“主力军”，据不完全统计，全国大中型灌排泵站有50%以上分布在产粮大县。实施大中型灌排泵站现代化改造，提升泵站灌溉排水能力，将为进一步改善农业灌排条件、恢复和扩大灌排面积、加快中低产田改造、建设旱涝保收高标准农田、实现我国新一轮的新增千亿斤粮食生产能力目标和确保国家粮食安全等发挥重要作用。

（2）是保障水安全的必然要求。我国平原涝（湖）区、江淮洼地等易涝地区地势低洼，排水困难，洪涝灾害一直是涝区人民的心腹之患。大中型排涝泵站作为防洪减灾体系中的核心枢纽，与其他关键性防洪设施如堤坝、泄洪道等紧密协作，共同构建了一个多层次、全方位的防护网络，为保障区域水安全提供了坚实的基础。实施大中型灌排泵站现代化改造，积极推进数字孪生泵站建设，以此提升泵站自动化、信息化及智能化水平，推动泵站向现代化方向迈进，将增强防汛调度能力和排涝效率，以适应我国水安全及防洪排涝体系现代化发展。

（3）是改善农村生态环境的必然要求。大中型灌排泵站在改善区域生态环境方面发挥了重要作用，不仅推动了从单一灌溉排水功能向多功能转变，如通过灌排压盐改善土壤生产条件，还在水系连通工程中发挥了重要作用，促进了水资源的可持续利用和生态环境质量的提升。特别是在我国西北、西南地区及山丘区，如甘肃景电等高扬程泵站不仅保障了农业灌溉用水，还为生态修复提供了必要水源，有效遏制和改善了土地荒漠化状况。实施大中型灌排泵站现代化改造，将助力全面贯彻落实生态文明建设理念和要求，强化水资源刚性约束，加强水环境系统治理和水生态保护修复等方面的功能建设，推动灌排泵站受益区走上生产发展、生活富裕、生态良好的可持续发展道路，助力乡村全面振兴。

（4）是实现我国“双碳 ”目标的必然要求。灌排泵站在农业灌溉、农田排水、跨区（流）域调水、乡镇供排水等领域有着广泛的应用。据有关资料统计，水利行业泵站耗能占我国总发电量的6％左右，是耗能大户。实施大中型灌排泵站现代化改造，更新淘汰落后的、能耗高的水泵、电动机、变压器等设备，提高泵站技术装备水平和运行调控能力，对于提高我国经济社会高质量发展水平、促进节能降耗、实现“双碳 ”目标具有直接作用。

3.1  目标及原则

3.1.1 大中型灌排泵站现代化改造目标

按照新时期水利高质量发展要求，全面贯彻“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，以巩固提升农业综合生产能力、改善农业生产条件和生态环境、提高水资源节约集约利用能力、提升泵站服务能力和管理水平为目标，坚持统筹谋划、综合施策，全面提高灌排泵站装备技术水平、提升灌排泵站运行调控能力及管理信息化程度、建立现代化灌排泵站管理新机制，建设“设施完好、工程安全、运行节能、调度科学、站区优美、管理高效 ”的现代化灌排泵站，为国家粮食安全、区域水安全及防洪安全、实现乡村全面振兴和农业农村现代化、改善农村生态环境、实现“双碳”目标等提供强有力支撑。

3.1.2  大中型灌排泵站现代化改造原则

（1）安全可靠，节能高效。实施大中型灌排泵站现代化改造，以实现安全运行、节能高效为主要内容，依靠科技进步，积极采用新技术、新设备、新材料、新工艺，提升泵站运行调控能力，提高泵站运行安全可靠性和装置效率，降低泵站能耗，以取得更经济合理的工程效益和社会效益。

（2）因地制宜，量力而行。根据国家投入及地方财力状况和当地经济社会发展水平，坚持中央补助和地方投资共同投入，充分调动地方政府和受益主体投入的积极性，制定切实可行的建设目标。

（3）深化改革，科学管理。着力推进灌排泵站管理体制改革，进一步推动灌排泵站发展思路创新、制度创新、科技创新、实践创新，引导社会积极支持和参与灌排泵站建设与管理。积极推进灌排泵站标准化管理，不断提高灌排泵站管理的科学化、法治化水平，提高灌排泵站社会管理和公共服务水平。

（4）统一规划，分步实施。对全国大中型灌排泵站现代化改造统一规划，优先安排农业综合生产能力及粮食增产潜力大、生态补水迫切的地区和节能效果明显的大中型泵站项目；重点实施泵站设备更新换代升级、节能改造和运行调控能力提升等。

3.2 主要内容

鉴于目前我国大中型灌排泵站设施设备等基础条件相对薄弱、节能水平有待进一步提高，实施现代化改造必须改善基础条件，提高泵站节能水平，提升泵站运行调控能力，提高管理信息化、运行智能化水平，同时完善管理设施、建设优美站区环境，开展数字孪生泵站建设，以加快灌排泵站现代化进程。

（1）机电设备及金属结构更新或改造。对于老化、磨损、损坏严重的机电设备及金属结构，经安全鉴定为四类的，实施更新，设备更新应采用新型节能产品；经安全鉴定为三类的，实施技术改造、加固改造等。

（2）建筑物加固改造或拆除重建。经安全鉴定为三类的建筑物，实施以消除安全隐患为主的加固改造，对于主要建筑存在工程布局不合理的，可拆除重建；经安全鉴定为四类的主要建筑物，实施拆除重建，其中主要建筑物布局不合理或水源等条件发生变化的，实施移址重建。

（3）主机组及变电设备节能改造。对于能耗高、效率低的大中型灌排泵站，主机组及变电设备经安全鉴定为三类且为高能耗产品的，更换为新型节能产品，提高效率、降低能耗。

（4）运行调控能力建设。对于已建大中型灌排泵站自动化系统（包括计算机监控、视频监视和网络通信系统等），应根据泵站工程特点，对泵站自动化系统实施以进一步提升泵站运行调控能力为主要内容的升级改造；未建立泵站自动化系统的，应结合当地经济条件、泵站工程特点、技术和管理水平，建设以泵站运行调控能力为主要内容的泵站自动化系统。

（5）管理信息化、运行智能化建设。上一轮的大型灌排泵站更新改造，只开展了少量的泵站信息化建设，目前我国大中型灌排泵站管理信息化水平较低，运行智能化建设标准不高。实施泵站现代化改造，应将管理信息化、运行智能化建设作为重点，按照需求牵引、应用至上的原则，结合当地经济条件、泵站工程特点、技术和管理水平、人员状况等制定相应的建设方案。对于基础薄弱的灌排泵站，应完善信息化、智能化基础设施建设，开展工程管理、运行管理和水资源及取水管理、防洪排涝管理、水生态水文化保护等内容的管理信息化系统、运行智能化系统建设；有一定基础的灌排泵站，应依托现代化物联网技术、云技术、大数据技术和软件应用技术等，建立较为完善的立体感知体系、自动控制体系、智能应用体系、网络体系、支撑保障体系，实现灌排泵站工程管理、运行管理和水资源及取水管理、防洪排涝管理、水生态水文化管理的智能化处理和人工辅助决策、智慧服务。

（6）管理设施及环境建设。大中型灌排泵站管理及环境建设主要包括工程观测、交通、通信、生产保障等设施及环境绿化等，应按照因地制宜、量力而行的原则，结合当地经济条件、地方特色、泵站工程特点等制定相应的建设规划和方案。对老化严重、功能下降、技术水平落后，不能满足泵站安全运行和正常管理要求，存在安全隐患的泵站管理设施及环境绿化实施更新或重建；对老化不严重，基本能满足运行和管理要求的泵站管理设施及环境绿化进行改造或提升；对不能满足泵站安全运行和管理要求的，通过新建或增设予以完善；对基本无管理设施及环境绿化的，根据现行的《泵站设计标准》（GB 50265）、《泵站技术管理规程》（GB/T 30948）等标准的规定和泵站具体情况进行配套建设。

（7）泵站标准化管理。按照全面深化水利工程管理体制改革要求，健全灌排泵站管理制度，落实岗位责任主体和管理人员工作职责。强化灌排泵站工程运行管护，落实运行、管理与维修养护责任主体、建立健全维修养护机制、明确工程管理和保护范围等。建立安全生产管理体系，落实安全生产责任制，建立健全工程安全巡检、隐患排查和登记建档制度 。建立事故报告和应急响应机制等。建立健全财务、资产等管理制度。

（8）数字孪生泵站建设。数字孪生水利工程是水利现代化的重要标志，灌排泵站现代化改造，应选择监控自动化、管理信息化、运行智能化基础条件较好的泵站，开展数字孪生泵站建设。按照“需求牵引、应用至上、数智赋能、提升能力”的要求，以现代信息技术、通信技术、计算机技术、自动化技术、人工智能（AI）技术及智能终端设备为基础，建设具有信息数字化、通信网络化、应用智能化、调节智联化、运管一体化、业务互动化、运行最优化、管理标准化、决策精准化等特征，具备自动完成采集、测量、控制、保护等基本功能和基于智能一体化平台的经济运行、优化调度、设备全生命周期监测管理与健康诊断评估、安全防护多系统联动、数据联动等智能应用的数字孪生泵站。

3.3  配套措施建议

（1）政策保障。为促进经济结构优化和高质量发展，国家推出了“两重”“两新”政策，作为经济工作的重要发力点，已成为推动经济增长、扩大内需、促进结构性改革的关键举措。当前，实施大中型灌排泵站现代化改造具有重要意义：一是能够更好地支撑国家粮食安全，二是涉及大规模设备更新，可为“两重两新”政策实施做出贡献。泵站管理单位应充分利用好国家“两重”“两新”政策，积极推进灌排泵站现代化改造工作。

（2）规划保障。建议地方加强顶层设计，从灌排泵站实际出发，编制本地区大中型灌排泵站现代化改造规划。在此基础上，形成全国大中型灌排泵站现代化改造规划或技术要点，统筹和指导大中型灌排泵站现代化改造工作。

（3）组织保障。大中型灌排泵站现代化改造是“重点领域的安全能力建设”的重要组成部分。建议地方结合实际制定管理办法及实施细则，有关部门和泵站管理单位各负其责，共同推进实施。

（4）科技保障。积极开展大中型灌排泵站现代化改造相关的应用基础研究和科技创新，解决泵站现代化改造中的重大技术问题，提升泵站现代化改造的科技水平。加强技术和管理人员的培训力度，提高业务能力、技术水平和综合素质，为泵站现代化改造提供智力支持。

（5）资金保障。统筹利用中央相关资金渠道，支持地方开展大中型灌排泵站现代化改造；地方政府“两手发力”，积极筹措资金，确保泵站现代化改造项目顺利实施 。切实加强对中央补助资金、地方投资到位、拨付和使用的管理，确保资金安全。工程自身经济效益好的泵站，要积极探索引入社会资本参与其现代化改造，以进一步拓宽投融资渠道。

（6）管理保障。大中型灌排泵站现代化改造建设中，要严格执行有关建设程序，一是要组织好勘察设计和调研论证工作，落实项目建设条件，强化项目前期工作，合理确定泵站改造范围、内容、规模、标准，保证前期工作质量和进度；二是要根据项目前期工作完成情况，编制和实施现代化改造年度计划，并加强年度计划执行情况的评估和考核；三是要全面实行项目法人责任制、招标投标制、工程建设监理制和合同管理制，严格执行项目竣工验收制度，保障工程质量。

（7）跟踪评价。大中型灌排泵站现代化改造应建立跟踪评价机制，制定跟踪评价的工作方案，明确评价要求、内容、方法、标准及指标等，建立闭环机制。现代化改造项目完成后，要按照水利工程标准化管理的要求，实行标准化管理，确保泵站工程高质量发展。

通过对大中型灌排泵站现代化改造路径的全面探索，现代化改造不仅是技术上的升级，更是管理模式和政策支持体系的深化改革。通过现代化改造，改善泵站基础条件，提高节能水平，提升运行调控能力和管理信息化、运行智能化水平，逐步实现大中型灌排泵站现代化。

大中型灌排泵站的现代化改造是一个持续演进的过程，不仅关系到农业生产的稳定性和可持续性，也直接影响到保障国家粮食安全、乡村全面振兴、保障水安全、改善农村生态环境、实现我国“双碳”目标大局。通过持续推进泵站现代化改造，未来我国泵站工程将继续朝着高效、节能、环保、智能化的方向发展。