韭山段抽排方法经济分析

韭山段抽排方法经济分析

罗克厅 ,赵俊杰

中国南水北调集团有限公司河南分公司   河南省新乡市453600

摘要：由于受强降雨影响，2016年7月韭山段一处衬砌板发生隆起、滑塌，路面裂缝、沉陷，2021年7月韭山段又一处衬砌板发生隆起、滑塌，路面裂缝、沉陷。管理处按照分局指示组织进行了钢丝绳牵引、压重、打降水井、抽排水、加强监测等应急处置。由于地下水位较高，抽排水持续进行至2021年12月底，直至低于渠内水位。抽排水前期使用汽油抽水泵，后期主要使用电泵自动抽排，汽油泵辅助抽排。

关键词：韭山段  滑塌   抽水泵  电泵

韭山段位于南水北调某管理处辖区，小官庄渡槽至韭山桥之间的渠段，共1200m。该段为深挖方渠段，挖深约18m，左岸水文地质情况复杂，初步设计勘测成果表明渠坡土岩性主要由黄土状重粉质壤土、粉质粘土、卵石和粘土岩组成，从施工期揭露情况看，为砂卵石层呈条带状与粉质粘土层互层分布。

一、抽排背景

由于受强降雨影响，2016年7月韭山段一处衬砌板发生隆起、滑塌，路面裂缝、沉陷，现场实行了钢丝绳牵引、压重、打降水井、汽油抽水泵抽排水、加强监测等应急处置措施，之后中线局组织开展了专项水毁修复（试验项目），最终该处得到修复，共花费二千多万。

由于受强降雨影响，2021年7月韭山段又一处衬砌板发生隆起、滑塌，路面裂缝、沉陷。管理处按照分局指示组织进行了钢丝绳牵引、压重、打降水井、抽排水、加强监测等应急处置。由于地下水位较高，抽排水持续进行至2021年12月底，直至低于渠内水位。抽排水前期使用汽油抽水泵，后期主要使用电泵自动抽排，汽油泵辅助抽排。

二、汽油泵使用情况

水毁发生后管理处立即组织抽排水，其他管理处也抽调汽油抽水泵进行支援，最终现场使用12台抽水泵对水量大的排水孔进行持续抽排水。

1、抽排时间

从7月23日8:00至11月1日8:00，共抽排水7月、8月、9月为全天24小时抽排，随着地下水位下降，渗透压力降低，排水孔内来水量减少，不满足全天抽排的条件，10月开始平均每天抽排12小时。计算每台抽排时间=（9+31+30+31*0.5）*24=2052h/台

2、抽水量

现场抽水泵多种型号，管口内径50mm的水泵平均定额流量32m³/h，管口内径80mm的水泵平均定额流量38m³/h，由于孔内来水量大多不能满足汽油泵定额流量抽排，现场多减小档位以便保证抽排持续性，取系数0.8，因此计算平均抽水流量=（32+38）/2*0.8=28m³/h。

抽水总量=2052*28*12=689472m³

3、抽排费用计算式

根据调查绿化单位数据，购买费用为1000元的汽油泵，现场使用平均2年就会出现大小各类问题，需要维修或更换。设汽油泵寿命2年，残值为0，计算每台设备费=1000/2=500元/年/台。

2021年从使用汽油泵抽排水到结束各项费用为：人工103040元，汽油108100.32元，机油1738.94元，皮卡车8114.4元，维修费8974.78元。

由于设备费固定，每年无论抽排多少时长均为500元，其他费用随着使用汽油泵时间变长而增多，呈正相关性。假定每年汽油泵抽水时长为A,则可列出每台汽油泵抽排费用=500+A*（103040+108100.32+1738.94+8114.4+8974.78）/12/2052=500+9.339A

三、电泵使用情况

电泵共安装8台进行自动抽排，三套配电箱及其系统控制，其型号分别为单泵系统100QJDY8-35/7-1.5KW计1台，双泵系统100QJDY8-35/7-1.5KW计2台，五泵系统100QJDY6-32/6-1.1KW计1台、80QJY3-27/8-0.37KW计2台，100QJDY10-26/7-1.5KW计2台。

1、抽排时间

自动抽排最早从9月20日开始，逐渐增多电泵，最终8台实现同时抽排。根据现场观测记录，9月电泵为24小时自动抽排，10月开始随着地下水位降低抽排有间歇，时长系数为0.8，11月时长系数0.4，12月时长系数0.2。

平均每台电泵抽排时间=((10+3*2)/8+（31*3+25*5）/8*0.8+30*0.4+31*0.2)*24

=1008h/台

2、抽水量

按照电泵铭牌的额定抽水流量计算，截至12月31日抽水量=((10+3*2)*8+31*0.8*8*3+25*0.8*(6+3*2+10*2)+(30*0.4+31*0.2)*(8+8*2+6+3*2+10*2))*24=57177.6m³

详细结果如下表：

计算平均每台电泵抽水流量=57177.6/1008/8≈7.09m³/h

3、抽排费用计算式

电泵使用前现场先安装了1台250KVA变压器费用136821.88元，之后铺设配套电缆及一二级配电箱给多台水泵提供电力，费用609395.75元（申报费用），最后实验性安装8台水泵及其控制柜费用196707.24

元（申报费用）。

变压器、电缆配电箱及水泵均按照20年寿命，不计残值。变压器和铺设的电缆配电箱按照250*0.8/1.5≈130台水泵使用，均摊为（136821.88+609395.75）/130=5740.14元/台

折算每年每台设备费用=（5740.14+196707.24/8）/20=1516.43元/台/年

电费按照当地三时段电价收费，平时段电价0.585元/度，截至12月底共缴费5600元（以此可反推验证用电量和抽水量正确性）。

由于每年每台设备费固定，其他费用随着使用电泵时间变长而增多，呈正相关性。假定每年电泵抽水时长为A,则可列出每台电泵抽排费用=1516.43+A*5600/1008/8=1516.43+0.694A

四、抽排方法比较

1、根据汽油泵和电泵抽排费用计算式，计算两种抽排方法每台泵的费用差值F差=500+9.339A-(1516.43+0.694A)

若两种抽排方式花费想同，则F差=0，计算出A=117.57

可得知每台汽油泵和电泵抽水117.57小时所花费用相同，低于该时间汽油泵花费少，高于该时间电泵花费少。

2、根据汽油泵和电泵的抽水流量，若抽排相同量的水且所用时间相同，则需要增加28/7.09≈4倍的电泵数量，所需要的花费用差值F差=500+9.339A-4*(1516.43+0.694A)

若两种抽排方式花费想同，则F差=0，计算出A=848

可得知抽排等量的水，4台电泵在848小时所花费用与1台汽油泵相等，低于该时间汽油泵花费少，高于该时间电泵花费少。

3、根据汽油抽水泵计算的总抽水量689472m³和时间2052h，若采用电泵自动抽排产生的费用差F差=12*(500+9.339*2052)-689472/7.09/2052*(1516.43

+0.694*2052)=96610.36元

可得知2021年韭山段若前期也使用电泵自动抽排，可节约96610.36元。

五、结论

1、汽油泵抽排主要费用在人工和汽油费用过高，现场需要一直安排两人巡查维护汽油泵，另外汽油价格一直居高不下，从长远看人工和汽油价格不会有多大下降空间，因此使用电泵自动抽排是有必要的。

2、电泵安装及配套费用为施工单位申报费用，等上级部门审核完成后会有所减少，根据两种抽排方式的比较，从长远考虑抽排水时间越长使用电泵越划算。韭山段已有124个降水井，平均间距10米，安装电泵越多，该渠段降低地下水位效果越好。

3、从工程经济及安全考虑，该段地质条件较差，有砂卵石层，又属于深挖方段，汛期降雨地下水位极易在该段附近升高，当管理处抽调人力物力对该段进行降压前，地下水很可能已对渠道造成破坏，之后对破坏部位修复代价更大（可参考2016年水毁修复费用）。

结论：韭山段使用电泵自动抽排经济实用性要大于使用汽油泵抽排，自动抽排可以节省资金，时效性强，对工程安全也起到保护作用，汽油泵因其移动性强，功率大可作为临时的辅助性的一项措施备用。