灌排泵站经济评价中应注意的若干问题

曲婵娟，吴明官，管功勋

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 问题的提出

2011年底受水利厅委托，进行全省大中型泵站更新改造工程可行性研究、初步设计报告的审查过程中发现，过去在泵站工程动力费用及工程效益的计算成果中，普遍存在着对有关公式的理解和参数选用上有较大的偏差和误解，而且具体的计算成果与实际情况相差甚远。

因此，为了在今后的水利工程经济评价工作中，进一步规范和完善现有计算公式中存在的模糊和容易误解的有关内容，特提出如下的解决方法。

2 抽水动力费用估算

灌溉泵站和排水泵站抽水动力费用的计算方法如下:

式中: G 为提水所做的功，kg·m; F 为多年平均抽水重量，t;H 为多年平均抽水扬程，m。

因为，1kg·m = 9.8J; 1 度电= 1 kW·h = 1000 W ×3600 s=3.6 ×106J;

所以，1 度电=3.6 ×106×1/9.8( kg·m)

因此，以泵站电动机的用电为计算基础，站内其它用电设备增加5%考虑，则电费计算公式为:

式中: E 为抽水费用，元; W 为多年平均抽水总量，m3; H 为多年平均抽水扬程，m，有时可近似采用设计扬程代替; D 为动力单价，如: 电费单价( 元/kW·h) ;1.05 为考虑站内其它用电设备增加5%电能系数;9.8/3600 为单位换算系数; η 为泵站综合效率系数，一般为0.7 ～0.8，常取平均值为0.75。

以上式中多年平均抽水总量W，当抽水时间取T( d) ，抽水流量取日平均值Q ( 单位m3/d) 时，把( 1) 式可写为如下形式:

因为9.8/3600 ×365 =0.9936≈1，所以当泵站全年运行时，即运行时间为365 d时，可以把(4) 式简写为如下形式:

式中: E 为抽水费用，元; Q 为日平均流量，m3/d; 其他符号同上。

除了城镇供水、工业供水等，需要全年运行外，农田灌溉( 灌溉期黑龙江省一般为4月下旬—8月末) 和排涝工程，不需要运行365d，因此，选择具体的计算公式时，应注意前提条件，否则计算成果不符合实际情况。

上述的计算公式中最关键是如何推求多年平均抽水总量的问题，下面分别介绍灌溉泵站和排水泵站的多年平均抽水总量的计算方法。

2.1 灌溉泵站

多年平均抽水总量计算公式为:

式中: S 为多年平均净灌溉定额，应采用水量平衡法计算的历年净灌溉定额的算术平均值，或可以采用接近于保证率P =50%典型年份净灌溉定额计算成果。而不能直接采用设计( 保证率P =70% ～80%) 净灌溉定额成果。

2.2 排水泵站

排水泵站与灌溉泵站不同，排水泵站并非每年都需要投入运行，当遭遇丰水年和平水年的丰水期需要投入运行，而一般年份及枯水年份可不必要投入运行; 设计排水区内，既有水田、旱田、坡水，又有城镇排水; 当承泄区( 外水) 水位高于排水区( 内水) 水位时需要启动泵站强排，否则可自排等等。

在这种复杂情况下，到底采用什么方法才能求得较切合实际的排水泵站多年平均抽水总量W，迄今为止，还没有通用的计算方法。因此，下面建议尝试如下的多种方法，综合分析后，合理选用为好。

1) 方法1:汛期多年平均径流量法。根据设计排水区工程地点位置，采用《黑龙江省水文图集》中多年平均年径流深等值线图，查得设计排水区f 的多年平均年径流深R，在估算汛期多年平均径流量在全年中的比重d 的基础上，可近似地推求设计排水区的汛期多年平均径流总量，即W = f ×R ×d，然后把它作为近似的排水泵站多年平均抽水总量W。

2) 方法2:灌溉期多年平均径流量法。根据设计排水区工程地点位置，采用《黑龙江省水文图集》中多年平均年径流深等值线图，查得设计排水区f 的多年平均年径流深R，在估算灌溉期多年平均径流量在全年中的比重d 的基础上，可近似地推求设计排水区的灌溉期多年平均径流总量，即W = f ×R×d，然后把它作为近似的排水泵站多年平均抽水总量W。

3) 方法3:灌溉期多年平均排水天数统计法。根据工程地点附近的雨量站资料，先统计历年的＞30 mm的降水天数，然后计算多年平均＞30 mm的降水天数t，再利用排水泵站的设计流量Q，计算W = Q ×t，可估算近似的排水泵站多年平均抽水总量W。

4) 方法4:暴雨期多年平均排水天数统计法。根据工程地点附近的雨量站资料，先统计历年的＞50 mm的降水天数，然后计算多年平均大于50 mm的降水天数t，再利用排水泵站的设计流量Q，计算W = Q ×t，可估算近似的排水泵站多年平均抽水总量W。

5) 方法5:暴雨期多年平均降水量法，该方法只能适用于设计排水区内全部为水田的情况。根据设计排水区工程地点位置，采用《黑龙江省水文图集》中多年平均年降水量等值线图，查得设计水田灌溉面积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 的基础上，可近似地推求设计排水区的暴雨期多年平均水量，即W = f ×P ×d( 暴雨期水田灌溉面积上的径流系数取1) ，然后把它作为近似的排水泵站多年平均抽水总量W。

6) 方法6:水田多年平均降水量法。根据工程地点附近的雨量站资料，先统计历年汛期的降水量，然后计算汛期降水量的算术平均值P，在估算汛期强排系数k 的基础上，可近似地推求水田灌溉面积f 的汛期多年平均水量，即W = f × P×k( 汛期水田灌溉面积上的径流系数取1) ，然后把它作为近似的排水泵站多年平均抽水总量W。

7) 方法7:水田回归水统计法。多年平均排水总量计算公式为:

式中: S 为多年平均净灌溉定额，应采用水量平衡法计算的历年净灌溉定额的算术平均值，或可以采用接近于保证率P =50%典型年份净灌溉定额计算成果; 水田回归水系数C，应考虑提水灌区的特点，一般情况下，水田回归水系数提水灌区远比自流灌区小;强排系数k，主要考虑灌溉期内当承泄区( 外水) 水位高于排水区( 内水) 水位时需要强排的时间比重，估算其强排系数。

3 多年平均值转换系数估算

3.1 灌溉效益计算中多年平均值转换系数

全省大中型泵站更新改造工程可行性研究、初步设计报告的审查过程中发现，部分设计单位灌溉效益计算公式中，K灌为增产保证系数，应该为多年平均值转换系数，具体的计算公式如下:

式中: K灌为多年平均值转换系数; P 为设计灌溉保证率( 一般取P =70% ～80%) ; C 为灌溉破坏年保证系数( 一般取C=0.5，0≤C ≤1) 。

3.2 治涝效益计算中多年平均值转换系数

还有部分设计单位治涝效益计算公式中，K涝为增产保证系数，应该为多年平均值转换系数，具体的计算公式如下:

式中: K涝为多年平均值转换系数; P 为设计治涝标准( 一般取P =20%或33.33%) 。

4 结 语

针对汤原县振兴灌区泵站、佳木斯市郊区大型泵站、杜尔伯特县江湾泵站、红兴隆农管局七星河涝区泵站、红兴隆农管局二九一松花江泵站等更新改造工程可行性研究报告审查过程中发现的问题，根据上述介绍的计算公式和方法，特归纳今后在水利工程经济评价中应注意的若干问题如下:

4.1 动力费用估算

4.1.1 城镇供水泵站城镇供水和工业供水的泵站，均需要全年(365 d)24 h运行，因此，可以采用简化公式(5) 计算泵站的动力费用。

4.1.2 灌溉泵站

农田灌溉泵站，每年在灌溉期( 黑龙江省一般为4月下旬至8月末) 需要抽水，故不能采用简化公式( 5) ，而应采用公式(1) 计算泵站的动力费用。

公式(1) 中的多年平均净灌溉定额S，应采用水量平衡法计算的历年净灌溉定额的算术平均值，或可以采用接近于保证率P=50%典型年份净灌溉定额计算成果。而不能直接采用设计( 保证率P =70% ～80%) 净灌溉定额成果。

4.1.3 排水泵站

农田排水泵站与灌溉泵站不同，排水泵站并非每年都需要投入运行，当遭遇丰水年和平水年的丰水期需要投入运行，而一般年份及枯水年份可不必要投入运行; 设计排水区内，既有水田、旱田、坡水，又有城镇排水;当承泄区( 外水) 水位高于排水区( 内水) 水位时需要启动泵站强排，否则可自排等等。

在这种复杂情况下，到底采用什么方法才能求得较切合实际的排水泵站多年平均抽水总量W，迄今为止，还没有通用的计算方法。因此，建议采用上述介绍的多种方法，综合分析后，合理选用为好。

4.2 多年平均值估算

水利工程经济评价中，需要计算的工程效益，如: 防洪效益、城镇和工业供水效益、灌溉效益、治涝排水效益等均为多年平均值。

4.2.1 供水效益估算

根据多年平均值转换系数计算公式K = P+(1—P) ×C，计算城镇和工业供水效益、灌溉效益。

一般情况下，计算城镇和工业供水效益时，由于供水保证率较高( P =95%以上) ，而且破坏年供水保证系数要求较高( 一般取C =0.8 左右) ，所以多年平均值转换系数K供=0.99，接近于1，因此，城镇和工业供水效益计算中往往省略多年平均值转换系数。

农田灌溉供水保证率一般为P =75%左右，灌溉破坏年供水保证系数一般取C =0.5 左右，所以多年平均值转换系数K灌= 0.875，因此，在灌溉效益计算中应考虑多年平均值转换系数。

4.2.2 治涝排水效益估算

根据多年平均值转换系数计算公式K涝=( 1－ P) /2，计算治涝排水效益。农田治涝标准一般为P =20%( 5 a一遇) 左右，所以多年平均值转换系数K涝=0.4，因此，在治涝排水效益计算中应考虑多年平均值转换系数。

［1］上海市政工程设计研究院. 给水排水设计手册: 第十册［S］. 北京:中国建筑工业出版社，2006:437.

［2］黑龙江省水利水电勘测设计研究院. 黑龙江省汤原县振兴灌区泵站更新改造工程可行性研究报告［R］. 哈尔滨: 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2011.

［3］齐齐哈尔市水利勘测设计研究院. 黑龙江省杜尔伯特县江湾泵站更新改造工程可行性研究报告［R］. 齐齐哈尔: 齐齐哈尔市水利勘测设计研究院，2011.

［4］黑龙江农垦勘测设计研究院. 黑龙江省农垦红兴隆农管局七星河涝区泵站更新改造工程可行性研究报告［R］. 哈尔滨: 黑龙江农垦勘测设计研究院，2011.