关于西浚灌区机电井智能化取水计量设施运行管理的实践思考

郭宏星

（甘肃省张掖市甘州区西浚灌区水利管理处，甘肃 张掖 734000）

1 灌区基本情况

1.1 地理位置

张掖市甘州区西浚灌区位于张掖市甘州区西端，控制面积264.59km2，东接黑河，南连甘浚镇，西与临泽县沙河镇为邻，北接临泽县鸭暖镇。呈凸形地带，地势起伏不平，西南高、东北低。辖区灌溉面积20500hm2，辖沙井、明永两个镇，40个行政村和25个机关农林场，常住人口3.3万人。灌区以引黑河水灌溉为主，井水灌溉为辅，灌区内农村电网已全部形成，供电设施齐全，电力供应充足；通讯便捷，交通发达，兰新铁路、国道312线、省道213线贯穿全境。

1.2 自然和社会经济概况

甘州区西浚灌区属暖温带干旱大陆性气候区，气候变化较明显，四季分明。冬夏长，春秋短，春季升温快，且多风，气候多变，冷气活动频繁。秋季降温快，多霖雨。冬季寒冷干燥，雨雪偏少。夏季高温酷暑，多伏旱。年内气候变化较大，多年平均气温7.2℃，1月平均气温-10.2℃，极端最低气温-28.2℃，7月平均气温21.6℃，极端最高气温39.8℃，生长期年平均180d，无霜期年平均165d，年平均降雨量128.7mm，降雨集中在6—9月，平均降雨量580.2mm。时间分配上，夏季占全年的39.3%，多为中、大雨或暴雨。秋季占全年的34.4%，多集中在7—9月上旬。光照资源比较丰富，总辐射量为148.643kcal/cm2，12月最小，7月最大。光照时数年平均为2277h。冻土最大深度125cm，灌区海拔1400～1500m，日照时间长，昼夜温差大，太阳辐射高，蒸发强烈，降雨稀少，光热资源丰富，适合多种作物种植。甘州区西浚灌区是张掖市粮食和蔬菜的主产区，主要种植经济作物有制种玉米、脱毒马铃薯、番茄、花卉、瓜果、油料等。近年来，各级政府职能部门大力调整种植结构，发展以高效节水为主的高标准农田建设，灌区农业及水利基础设施逐步得到改善，农田灌溉用水效率逐年提高。

1.3 水资源状况

地下水是水资源的重要组成部分，是关系经济社会长远发展的重要资源，是维系良好生态环境的重要因素，特别是在西北干旱内陆地区，地下水资源发挥着其他水源无法替代的作用。西浚灌区位于河西走廊中部，水资源严重短缺，地下水作为地表水的补充，由于水量稳定、水质良好，在保证区域城乡居民饮水安全、支撑经济社会平稳发展和维系生态环境良性循环等方面发挥着重要作用。为缓解地下水开采量过度，西浚灌区计划实施地下水超采区地表水置换地下水综合治理项目调蓄池工程，压降地下水开采量，项目利用灌区原小河南滩水库建设调蓄工程1处，解决西六村、兴隆村、柳树寨村680hm2现有河水滴灌面积在黑河调水期间的补水问题。利用地形自然落差埋设4条总长12km输水管道，进行地表水置换地下水，解决东四号村、东三村、东沟村等10个村3400hm2现有利用地下水取水进行灌溉的面积。工程建成后，将减少沙井镇西部片区地下水的开采量约1122万m3。

1.4 水利工程现状

灌区现有干渠、分干渠5条长42.07km，支渠、分支渠44条长158.46km，斗渠144条长236.87km，农渠3827条长1302.68km；灌溉、生活、工业、服务业机电井901眼。

灌区干渠工程：灌区共有干渠、分干渠5条，总长42.07km。已衬砌干渠、分干渠5条，总长42.07km，衬砌率100.00%。

支渠工程：灌区现有支渠44条，总长158.46km，已衬砌支渠39条长139.99km，衬砌率为88.35%，完好率为85.00%。个别支渠至今仍以土渠运行。

斗渠工程：斗渠144条，总长236.87km，已衬砌支渠108条长208.44km，衬砌率88%，完好率为85.06%。部分斗渠由于灌区资金的限制未改建，仍以土渠运行。

田间配套工程建设：灌区现有灌区农毛渠3827条总长1302.68km，已衬砌799条358.35km，衬砌率27.51%。大多为土渠运行。

机电井配套设施建设：灌区已建成机电井901眼，其中：农业灌溉取水井769眼，生活取水井76眼，工业取水井22眼，地源热泵取水井34眼。

2 机电井智能化取水计量设施安装意义及概述

2.1 机电井智能化取水计量设施安装意义

灌区现有机电井901眼（农业灌溉取水井769眼，生活取水井76眼，工业取水井22眼，地源热泵取水井34眼）承担着灌区大部分农业灌溉、工业、生活用水的任务，地下水资源已成为灌区经济和社会可持续发展的重要基础。为合理开发利用和保护地下水资源，促进计划用水、节约用水，实行计量取水，定额管理，规范取水行为，实现灌区地下水开采总量控制目标，在机电井上安装机电井智能化计量设备是最直接最有效改善地下水资源管理的方法。机电井的智能计量设备可以有效控制取水量并准确反映用水量。它不仅是机电井取水的“总开关”，还是确保水权制度得以落实的“总开关”。在灌区实施机电井取水计量设施安装项目，可实现用水定额、用水总量控制和用水量、用电量、取水时长的实时监测，提高地下水资源管理、监测、应急处置的服务能力，为精准征收水资源费和水量水费提供法定的计量依据，为全面落实“三条红线”控制指标和实行最严格的水资源管理制度奠定坚实基础。

2.2 灌区机电井计量设施概述

机电井计量设施由管段式超声波水表、智能计量控制柜、水卡组成。智能计量控制柜主要有智能控制器、三相智能电能表、塑壳断路器、刀闸、开关电源、电磁门锁、语音喇叭、导线等组件组成。智能机井控制器是一款无线智能遥测数字终端产品，集灌溉刷卡取水、支持水计量、电计量、时间计量、可多用户使用等功能于一体，产品设计满足工业级标准和复杂恶劣环境安装使用的要求，使用高性能处理器和4G无线通讯模块，多个保护机制提高设备在线率，实现了取水自动计量、各项数据同步远程传输，通过机井灌溉云平台网络，对每眼机井用水情况实施监控，同时每个水管站配备一套电脑软件管理系统为用水户充值水卡，实现灌区机井管理的整体化和一体化，为农业灌溉用水的监测和收费提供了科学先进的管理方式，有效提高了用户计划用水、节约用水的水平，具有良好的社会效益和经济效益。

3 计量设施运行情况及效果

3.1 取水计量更准确

通过管道安装超声波水表，用水户能够直观看到用水流量及水量，做到了清清楚楚用水，明明白白交费。

3.2 机电井管理更方便

通过机井灌溉云平台能够直观反映每一眼机井的运行情况及取水量、剩余水量，做到了足不出户就能准确掌握每一眼机井的运行情况，使灌区的机电井管理水平得到进一步提升。

3.3 水费收缴更便捷

通过加大宣传力度，促进了用水户对灌区地下水管理制度和相关政策的认识，逐步适应了先买水后用水的地下水管理模式。为灌区地下水水费收缴工作打下了良好的基础。

4 存在的问题

机电井计量设施经过长时间运行，存在箱体腐蚀严重、线路老化、系统过旧，导致计量设施性能不稳定、运行故障频发，计量不准确等现象时常发生；部分村社及用水户抵触安装计量设施，计量设施无法安装；灌区机电井计量设施安装于2016年水价改革项目，是全区第一个试点灌区，随着社会经济和信息技术的发展，已安装的计量设施已不能完全满足现阶段机电井运行管理需要。这些问题严重影响灌区地下水资源管理工作。

4.1 设备硬件问题

一是部分计量设施控制柜内主线与水泵电机功率不匹配，线径过小造成控制柜内主线发热或烧断，烧坏水泵影响灌溉；二是个别超声波水表的流量读数与实际流量不符，误差较大；三是计量控制柜内接线不规范，连接不牢固，未使用接线端子，导致接触面发热，烧毁开关电源或控制柜；四是控制柜内电流互感器接线不规范，容易发生高压电串入信号线烧毁核心控制器及三相智能电能表；五是部分三相智能电表模块由于质量原因不传输信号，导致控制柜频繁跳闸或者合不上闸；六是部分控制柜外壳没有安装保护地线，存在触电危险；七是部分控制器出现电网停电，再来电后可用水量丢失及可用水量翻倍情况；八是部分控制柜安装方位不合理，导致控制柜柜内液晶屏长时间暴晒而损坏不显示；九是控制器内物联网卡管理台账不完善，一井一卡更新不及时，断网时数据不能传输。

4.2 运行机制问题

一是灌区计量设施维修人员专业技能低，不能及时消除故障，只能去除断路器、分励脱扣器电源线，等厂家技术人员维修，造成经济损失；二是维修人员数量少，无法在第一时间解决故障；三是计量设施巡检方式落后、巡检制度不完善；四是水管站管井人员业务技能低，对一些小问题不能及时解决；五是水行政执法力量薄弱，无法当场受理案件，不能震慑违法人员；六是灌区无计量设施相关配件储备，发生故障无法及时更换；七是厂家售后服务跟不上，设备在运行过程中发生故障后不能及时排除，影响计量设施的安全和正常运行；八是个别用水户私设旁通管、私自另接电线非法取水；九是部分用水户缺乏节水意识和法律常识，反对计量设施安装运行，损毁破坏计量设施的现象时有发生。

5 计量设施存在问题的解决途径

5.1 设备维修更换

对控制柜内主线根据水泵电机功率更换合适的主线，防止线径不匹配、线头接触不良造成发热或短路烧毁设备；对计量设施超声波水表进行校验，确保计量准确；检查控制柜内布线，对不规范的布线进行整改；对控制柜内电流互感器加装接地；利用互联网微报修APP建立机电井计量设施报修机制，得到一站式更可靠、更高效的报修速度。

5.2 强化运行管理

一是在实践中培训职工，让管理人员参与到计量设施安装环节，掌握运行原理及操作方法，并由生产厂家和水管单位管理人员共同对用水户实行操作演示培训，提高培训成果，为计量设施正常运行提供技术保障；二是挑选出专业对口、学习能力强、业务知识精、管理能力强的人员组建灌区机井运行专业维修管理小组，利用农闲时间开展专业知识培训，培养一支自主掌握机井计量设施运行维护专业知识的人才队伍，形成从操作管理到维护服务的专业化管理模式，不断提升运行管理水平；三是对计量设施管理人员进行电力、安全等知识培训，按照电工操作要求向维修人员配发专业维护工具和安全防护用品，确保维修人员的安全；适当增加维修人员数量；四是利用互联网+NFC电子标签巡检技术，加大巡检力度，确保设备正常运行；五是增加资金投入，对计量设施相关配件进行一定数量的储备，为计量设施及时维修提供保证；六是加强灌区与当地派出所的协作机制，依法打击私自拆卸、改装、破坏、盗水等危害计量设施正常运行的违法行为，促进灌区地下水管理秩序不断好转，巩固水权制度改革成果。