智能水网在云南省新平县的实践及在云南省推广前景分析

杨少杰　李　晞　王志平　李娥姣

(云南省科学技术院，云南 昆明　650228)

智能水网在云南省新平县的实践及在云南省推广前景分析

杨少杰李晞王志平李娥姣

(云南省科学技术院，云南 昆明650228)

【摘要】智能水网是通过先进的传感和测量技术、控制方法等，对输水采用智能化和网络化管理，可以降低输水成本，提高输水效率。本文通过云南省新平彝族傣族自治县实施智能水网示范工程的实施情况，分析了智能水网技术在云南干旱缺水、高海拔高落差山区的推广和应用前景。

【关键词】水资源概况；智能水网；高海拔高落差；应用前景

1智能水网的定义

智能水网就是输水技术的智能化，它是建立在集成的、高速双向的基础上，通过先进的传感和测量技术、控制方法以及决策支持系统技术应用，实现输水的可靠、安全、经济、高效友好和使用安全的目标。其主要特征包括供水压力自匹配、水量自平衡、管网实时监控等。

智能水网输水能够实现水资源的合理调配，彻底解决水资源分布不平衡问题。确保缺水地区基本生产、生活用水。

2智能水网技术在云南省新平县的应用

2.1新平县水资源和供水概况

新平彝族傣族自治县位于云南省中部偏西南，地处哀牢山脉中段，连绵的山峰此起彼伏，山区面积占全县国土面积的98%，复杂地形地势使水源分布不均匀。新平县境内生活着包括汉族、彝族、白族、傣族、壮族、苗族等在内的17个民族。长期以来受各民族传统文化和生活习惯的影响，大部分老百姓依山而居，村寨大都分布在山腰及山顶等位置。受地形、地质、地貌的限制，县域内很难修建骨干水利工程，水利设施建设滞后，区域性和季节性干旱缺水问题十分严重，灌溉主要靠降雨，饮用水主要靠肩挑手抬，致使区域内人畜饮水安全无法得到保障。

2.2先进智能水网技术工程化应用进展及成果来源

云南大红山管道公司依托云南省科学技术院管道输送技术研究中心对管道输水技术进行综合集成，通过精确控制和冬季防冻等技术，在东川包子铺首次实现了管道单泵扬程2000m以上输水，解决了当地居民生活用水及工业用水问题。

东川包子铺输水管道起点位于海拔1100米的包子铺选矿厂，终点位于海拔3200m的包子铺铁矿，落差达到2100m。该工程的实施解决了超高扬程输水时水锤、阀门共振等问题；攻克高海拔、高落差地区管道输送关键技术难题；为在新平县高海拔、高落差地形下建设智能水网提供了可靠的技术积累。

2.3智能水网输水技术在新平县的应用示范

2013年10月，为了解决新平县季节性干旱频繁、水源地与用水区落差大、距离远等原因所导致的高海拔山区人畜饮水困难、工业缺水以及粮食减产等民生问题，针对该区域内自然性有水、工程性缺水、季节性缺水以及农业人口和主要农垦区域主要集中在高海拔高落差复杂地形区域的特点，云南省科学技术院和新平县人民政府开展了适用于复杂地形的低能耗、高扬程提水，高海拔、高落差、高压输水以及水资源调配智能化等相关成熟先进实用技术的应用示范，实施了高扬程输水技术示范工程和高落差输水技术示范工程建设。

(1)高落差高扬程管网输水技术示范工程的内容

高扬程输水技术示范工程。针对新平县费拉莫干旱缺水片区引水、提水设施缺乏、不配套的现状以及采水点与用水点海拔落差大的地形特点，通过高扬程提灌技术的建设，有效解决因受海拔落差限制导致的提水难、提水扬程不够的问题。示范工程实现相对了高差180m(从白赤泥[高程1240m]至布黑冲白小丫口[高程1420m])的高扬程提水。

高落差输水技术示范工程。试点工程所在地海拔高、落差大，另外，水源点距离较远且沿途呈现多起伏、大U型、转折点多的天然地形特点，为克服在这类复杂地形地势环境下管道输水可能带来的技术难题，保证供水的安全性和可靠性，通过采用高海拔、高落差高压输水技术解决长距离复杂地形条件下管道输水中存在的水击、水锤、空腔、爆裂等技术难题。示范工程实现了最大相对落差850m(布黑冲白小丫口[高程1553m]至热水塘[高程699m])的高落差输水，同时解决了在地势陡峭、垂直落差大的条件下进行高落差输水所面临的管线的屈服应力、承压能力等技术问题。智能水网输水技术示范工程的建设内容包括：

(a)以费拉莫水库为水源点，在费拉莫区域新架设输水管网50km。(b)输水管网沿途建配套水池9个，其中，200m3的水池1个，100m3的水池4个，50m3的水池4个，蓄水容量650～800m3。

(2)高落差高扬程管网输水技术示范工程的效果

工程完成后平均输水运送能力达到14.93m3/小时，形成55000m3/年的供水能力，每年向旱区实际供水20000m3。有效缓解了新平县费拉莫水库片区区域8000人口因季节性干旱导致的缺水问题，覆盖耕地面积2.5万亩。解决了扬武镇20000人的季节性缺水问题，包括2个村9个村民小组1374人、658头大牲畜的基本饮用水问题，其中，涉及以彝族、傣族等少数民族共计1100人，覆盖村完小、普通中学2所学校，解决2100亩甘蔗、烤烟等经济作物的灌溉用水问题。

(3)示范工程的推进模式

“政府主导、科技支撑、村企合作”是保障示范工程顺利开展的有效措施。把管道输水和惠民工程有机结合起来，达到先进技术广泛应用，人民群众普遍受惠的互惠共赢良性发展局面。

——政府主导：成立由示范工程基础政府主要领导牵头，科技、财政、水利等多部门参与的项目实施领导小组，落实经费、政策、人才等保障条件，共同推进工程实施。

——科技支撑：选用先进、成熟、适用技术的集成应用和示范推广，让科技成果更多地惠及广大人民群众，提高当地群众的经济收入和生活水平。

——村企合作：按照标准化建设、项目化运作、市场化推进思路，通过企业与乡镇(村)建立合作关系，让管道输水工程与百姓切身利益挂钩，加强村民节水意识，使其进入节约用水和生产生活良性发展的渠道。

2.4新平县智能水网输水技术的实践对云南省的示范意义

(1)地形地貌具有代表性。新平县地形以山地为主，县域内山区面积占全县面积的95%以上。地势西北高、东南低，境内最高海拔哀牢山主峰大磨岩峰3165m，最低海拔漠沙镇南蒿村422m，海拔差达到3743m。

(2) 气候类型多样。新平县属温带气候区，局部气候受海拔影响，形成河谷高温区、半山暖温区、高山寒温区三个气候类型。年平均气温18.1℃，年最高气温32.8℃，年最低气温1.3℃，年平均降水量900mm，年平均蒸发量却在 2000mm以上。

(3)河流水系资源丰富。新平县境内河流除谷麻江属李仙江水系外，其余均属元江水系。较大的支流有绿汁江、大春河、南达河等20余条江河，水能资源丰富。

综述，新平县不管是在地形地貌、气候类型还是年平均气温、年平均降水量等方面在云南省域均具代表性，新平县表现出来的地形复杂、海拔高、落差大、水能资源丰富但水源分布不均等情况，河谷地区水源丰富、山区水资源匮乏，也是云南省大部分干旱缺水地区所面临的问题。

智能水网输水技术在新平县的成功实践，证明了智能水网输水技术以安全可靠、技术可行、经济合理、运行控制简单、有利于保证水质水量、尽量减少对当地社会环境的影响为宗旨和原则，针对地形地势特点，利用自然水源、采取合适的输水方式，安全、可靠、有效输送不同流量。对在云南省推广智能水网输水技术奠定了坚实的理论基础和实践经验，具有很强的示范意义。

3智能水网输水技术在云南省推广应用的前景分析

3.1云南省水资源概况

云南省水资源总量仅次于西藏和四川，居全国第三位，属于我国水资源比较丰富的省份，占全国水资源总量的14.28%。但是，云南省水资源形势又相当严峻，一是云南水利设施严重不足，水资源没有得到充分利用；二是云南的干湿季节分明，干季的降水量只占全年降水量的15%左右，同时，降水分布极不均匀；三是云南地形复杂，南北、东西跨度较大，气候类型多样，洪涝、干旱等自然灾害极为频繁。再加上水资源浪费、水质污染、城市化进程与管理等多方面的因素，导致了云南省水资源形势总体上不容乐观。

随着社会经济的飞速发展，城市化及工业化的推进，城市人口的不断增长和人民生活水平的提高，工业用水及生活用水的需求不断增长，工业、生活、市政设施的用水量日益增加，供需差距越来越大。受季节性、地域性干旱影响，城市供水矛盾日益突出，部分地区甚至出现了城市用水挤占生态和农业用水的情况，这种恶性循环加剧了水资源缺乏的危机，严重制约了云南省社会经济的可持续发展。

3.2云南干旱缺水地区供水面临的挑战

云南省缺水地区大多位于高海拔山区，地形复杂，与水源地都相距数公里甚至数十公里以上。长期以来，缺水地区的抗旱供水大多采用车送、人背马驮等方式，不但耗费极大的人力物力，而且效率极低。一些水资源丰富的地区水源呈峡谷地形，山高水深，地形复杂，开发难度较大，成本较高，而已有的水利工程主要以中、小型水库为主，难以形成规模效益，径流调节能力小，属典型的工程性缺水。找到一种快速高效的送水模式，科学地进行供水调度，是摆在面前的一个亟待解决的问题。

3.3云南省干旱缺水地区应用智能水网输水技术的前景

(1)推广智能水网技术，不仅能产生巨大的经济效益，而且在节能减排和改善人民生活水平方等社会效益方面的作用更为突出，改善民生、为民服务，促进社会的和谐发展。

(a)经济效益方面。水资源面临二次分配的问题，尤其是面临要往高海拔山区输送的问题。现有的技术泵站多、扬程短、压力小。无法实现大规模的输送，且价格昂贵。现有的调查数据表明，每立方米提升100m，需要1元，干旱缺水地区的老百姓和政府都无法承受如此贵的水价。根据新平县的实践数据显示，采用智能水网输送技术，可实现一泵扬程2000m，每立方米提升1000m，仅需要2-3元，输送成本可降低70%到80%。

(b)社会效益方面。智能水网技术，通过对输水采用智能化和网络化管理，实现水源及管网的自动化控制、监控调度、泄漏检测、水质监测等功能。在不同的缺水地区，针对不同的地形地貌，应用不同的输水方式，对水资源进行合理调配，使水在生产及传输过程中有效地提高生产效率、降低能源消耗、减少水的漏失、减少水资源污染，降低供水成本，提高供水效率，是有利于改善云南省干旱缺水山区供水问题的手段，可有效地缓解缺水地区水资源严重短缺的危机，能够大大促进当地国民经济的飞速发展。

(2)智能水网输水技术，可推广地区广、规模大。云南省高海拔山区，受限于地形、环境等因素，引水工程存在许多难点急需解决。云南省是花卉、粮、油、烟草及多种经济作物的主产区，也是重要的工业基地，集中了卷烟、钢铁、纺织、电力、石化等大中型企业。以滇中为例，滇中地区现状缺水21.8亿m3，2020年缺水量预计达45.8亿m3。鉴于水源多处于交通不便、地形复杂的边远山区，甚至许多水源地处植被较好的地区或自然保护区，如何高效率、低成本、无污染地将水输到缺水地区是一个迫切需要解决的问题。

4结论

智能水网是通过先进的传感和测量技术、控制方法等，对输水采用智能化和网络化管理，可以降低输水成本，提高输水效率。本文通过云南省新平彝族傣族自治县实施智能水网示范工程的实施情况，分析了智能水网技术在云南干旱缺水、高海拔高落差山区的推广和应用前景。研究充分证明，工程性缺水严重、水利基础薄弱始终是制约云南省经济社会发展的突出矛盾，山区水利建设滞后是影响云南省农业稳定发展的最大硬伤，旱灾频发成为全省人民生产生活的心腹大患，加快水利建设刻不容缓。因此，针对云南的复杂地形，推广一种高效节能、清洁远距离、高海拔输水的新工艺、新技术与装备，是解决区域水资源不平衡的重要目标。应用智能水网技术开展复杂地形高海拔、高落差水网建设，是解决云南省工程性缺水问题的重要途径，示范工程的实施对促进先进技术成果应用、架构新型组织管理模式、改善山区群众生活质量具有重要示范意义。

参考文献：

[1]秦大庸，陆垂裕，等.流域“自然-社会”二元水循环理论框架[J].科学通报，2014，59(4-5)：419-527.

[2]匡尚富，王建华.建设国家智能水网工程提升我国水安全保障能力[J].中国水利，2013，(19)：27-31.

[3]韩建军，陈立志，等.高扬程大起伏地形长距离输水工程水锤防护实例研究[J].科技创新与应用，2014，(8)：131.

[4]马显莹，白树明，等.浅析云南干旱特征及抗旱对策[J].中国农村水利水电，2014，(5)：101-108.

[5]杨少杰，普光跃，等.浅谈利用管道输送技术建设智能水网在云南抗旱工作中的作用[J].云南科技管理，2012，(3)：9-11.

Smart Water Grid Practice in Xinping County and Future Application Outlook in Yunnan

YANG ShaojieLI XiWANG ZhipingLI Ejiao

(Yunnan Academy of Sciences and Technologies，Kunming Yunnan 650228)

Abstract：Smart water grid manages water transmission with intelligence and through networks，using advanced censoring and measuring technologies，regulating methods，etc.，which reduces transmission cost and raise efficiency.This paper discussed the outlook of further application and scale-up of smart water grid in high-elevation and big-elevation-change upland areas lacking of water in Yunnan after the application of smart water grid pilot project in Xinping County of Yunnan province is analyzed.

Keywords：water resource situation；smart water grid；high elevation and big elevation change，application outlook

作者简介：杨少杰，助理研究员，主要从事科技项目管理及软科学研究工作

通讯作者：王志平，助理研究员，从事科技项目管理及软科学研究

中图分类号：X21

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)03-0169-03

项目资助：云南省科技惠民计划，项目名称：云南省新平县少数民族干旱缺水区域高落差高扬程管网输水技术应用与示范(2013RA001)；云南省社会发展科技计划，项目名称：抗旱保民生管道高扬程输水关键技术研发及应急示范工程(2012CA022)

引用文献格式：杨少杰等.智能水网在云南省新平县的实践及在云南省推广前景分析[J].环境与可持续发展，2016，41(3)：169-171.