水利技术监督
主办单位:中华人民共和国水
国际刊号:1008-1305
国内刊号:11-3918/TV
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江苏水利现代化探讨

      摘要:新中国建国60年来,江苏水利事业取得了巨大的成就;未来10年,江苏水利要基本实现现代化。目前,江苏水利与经济社会发展对水利的要求相比,与交通电力通讯等行业和兄弟省市相比,还存在许多不足。从技术方面看,江苏水利的技术创新成果较少,新技术应用不多或应用不当,水利技术对水利发展的支撑作用还不明显。其原因在于,对水利自身规律认识不足,对水利技术重视不够,水利体制机制的制约,水利技术发展能力欠缺等方面。今后一个时期,江苏要实现水利现代化,需要在水环境保护和改善技术,水利规划技术,水资源高效和综合利用技术,水利信息化与自动化技术,水利管理技术等方面取得突破。而认清江苏水利技术状况,明确水利技术发展的指导思想,建立水利技术发展工作体制和机制,加大人才培养力度,强化建设阶段的技术进步,转变水利发展方式等方面,是提升技术对江苏水利现代化支撑作用的基本途径。

  关键词:水利现代化;水利技术;水环境保护;水利规划;水资源综合利用;水利管理水作为人们生存和生态环境的重要因素,水利作为经济和社会发展的重要基础,江苏的现代化必然要求水利现代化。而水利现代化,又必然需要技术提供支撑。因此,需要分析当前江苏水利及其技术状况,认清存在的问题和不足,寻求提升江苏水利技术含量的途径,从而为江苏水利现代化提供技术支撑。

  1、水利现代化的内涵及其对技术的需求

  1949年以后,毛泽东关于“水利是农业的命脉”是最权威的水利定位。1991年李鹏提出“水利是国民经济的基础产业”。2002年江泽民提出“水是基础性的自然资源和战略性的经济资源,水资源的可持续利用,是经济和社会可持续发展极为重要的保证”。

  水的问题非常复杂,既有水本身演变规律的复杂性,也有人与水、社会与水关系的复杂性。因此,社会历史发展的每一个阶段,都有水问题相伴随。尽管科技在发展、经济在增长,但科技力量的局限性,经济力量的有限性,导致水利始终成为各个历史时期经济社会发展的制约因素。

  1.1水利现代化的内涵

  水利现代化的内涵可以概括为:以可持续发展的思路、市场经济的规律和系统发展的理论为指导;用现代的理性思维和理念转变人类传统的治水思路,用先进的科学技术改造传统的水利科技,用现代水管理制度和先进技术改革水管理的动态过程;通过水资源的合理开发、高效利用、综合治理、优化配置、有效节约、积极保护和有效管理,以水利现代化建设支持与保障国家现代化目标的实现,以水资源的可持续利用保障经济社会的可持续发展。

  《江苏水利现代化建设总体规划报告》认为江苏水利现代化的内涵为:遵循可持续发展、人与自然和谐发展原则,以先进的治水理论为指导,按照经济社会发展要求,利用现代先进的科学技术、管理手段和物质装备,对传统水利活动进行持续、系统、全面改造,建立保障经济社会安全的高标准防洪减灾体系、保障经济社会发展的水资源优化配置与有效供给体系、促进经济社会可持续发展的水环境保护体系、与社会主义市场经济相适应的水利发展服务体系;实现人水协调、防洪安全、配置优化、供水可靠、山青水秀、法制健全、管理科学、运行高效的目标,不断提高经济社会的安全度、富裕度、舒适度,促进经济社会全面、协调、可持续发展。

  1.2水利现代化对技术的需求

  水利作为一门古老而传统的工程,科学技术特别是技术对水利的支撑作用是显而易见的。从都江堰的“深淘滩,低作堰”的工程布局,“以火烧石,以水急冷”的开山技术和“破竹为笼,圆径三尺,以石实中,累而壅水”的竹笼装石筑堤技术,到三峡工程应用创新技术成功解决枢纽总布置、大坝、水电站厂房、通航建筑物、施工导流和施工总进度方面的众多难题,水利的发展无不依赖于技术。

  在江苏,1960年代初建成的江都第一抽水站是我国大型泵站建设的开端,在当时的经济技术条件下,这一工程的建成,标志着我国泵站技术的重大突破。其后,随着技术的发展,各种结构形式的泵站遍布全省各地。农田水利技术的发展,使江苏农业实现了旱涝保收、高标准农田、节水灌溉等3个阶段的跨越。通过大力推广先进成熟技术,提高了水利勘测、设计和施工的技术水平。通过采用信息技术和计算机技术,提高了工程运行和管理的现代化水平。

  从传统水利向现代水利转变,进而实现水利现代化,必然需要依靠水利技术的进步。无论是节水灌溉的进一步发展,还是水环境改善与保护,无论是低碳水利建设还是人水和谐目标的实现,都需要大量先进、适用技术的支撑。离开水利技术的进步,水利现代化就难以实现。今后一个时期是实现江苏水利现代化的关键时期,在这期间,需要突破水环境保护和改善技术,水利规划技术,水资源高效和综合利用技术,低碳水利建设技术,信息化和自动化技术,水利管理技术等一系列关键技术。

  2、江苏水利及其技术发展现状

  2.1水利现代化和水利技术的发展

  江苏处于南北气候过渡带。境内地势平坦,河湖众多,水网密布。土地总面积10.26万km2,其中平原占68.8%,丘陵占14.3%,水面占16.9%。长江、淮河穿境而过,太湖、洪泽湖镶嵌其中。特殊的地理位置,使得江苏既尽享水之利,也常遭水之害。1949年以来,江苏整修或修复流域性堤防6300多km,开挖疏浚大中小河道2万多条,兴建水库908座、水闸3058座、大中型抽水站240座。目前,江苏已初步建成具有防洪和挡潮、除涝、灌溉、降渍、调水等5大功能的水利工程体系,形成了较好的水利物质和管理条件。全省水利防灾减灾能力、水资源优化配置调度管理与保护能力显著增强,水利服务“三农”发展能力显著拓展,水利信息化支撑能力显著提升。

  在服务“三农”方面,改革开放30年来,江苏建成有效灌溉面积386.67万hm2,占耕地总面积的85%。其中,建成旱涝保收面积300万hm2,占耕地总面积的70%;节水灌溉面积166.67万hm2,占有效灌溉面积的40%。全省粮食总产量从1978年的2400万t提高到2007年的3100多万t。

  自新中国解放以来的60年中,江苏通过不断加强水利基础和应用技术研究,攻克了一批建设和管理的技术难题。通过推广应用新技术、新工艺和新材料,提高了全省水利科技含量和生产水平。1978年以后,全省水利系统累计获得厅级以上科技奖900余项,其中省部级以上科技奖175项,以江都水利枢纽、淮河入海水道为代表的水利工程获得国家科技进步奖、詹天佑奖、鲁班奖,科技创新取得了显著的经济和社会效益。

  2.2水利现代化程度与经济社会发展不相适应,落后于兄弟省市

  (1)水利现代化的程度与经济社会发展不相适应。防灾减灾体系存在不少薄弱环节:长江部分河段河势不稳。沂沭泗流域防洪标准不足50年一遇,滁河、水阳江等防洪标准仅10年一遇,部分城市防洪标准不高。低洼圩区排涝能力不足,因洪致涝问题比较突出,县以下水利工程老化失修、功能衰减严重。

  水资源管理与水环境保护滞后:水生态系统普遍退化,太湖、洪泽湖、里下河湖荡等主要湖泊水域50年来减少了近2000km2,河湖调蓄能力严重削弱;水污染情况严重,全省64%的河段、75%的湖库水质劣于Ⅲ类,22%的城市饮用水源地存在安全隐患;水资源利用效率与国内、国际先进水平比有较大差距。社会管理和公共服务能力不强:水利规划的前瞻性、权威性不够。水行政执法能力薄弱,非法圈围、开发、采砂、设置排污口和破坏水生态环境的问题突出。

  (2)水利现代化的水平落后于兄弟省市。一般认为,江苏水利始终保持在全国的领先水平。然而,江苏在体现水利大省、强省的核心能力上,并不处于全国领先的位次。从规划设计水平上看,历史上,江苏曾打造出了以江水北调工程为代表的规划精品,以江都排灌站为代表的设计精品。然而,目前江苏的规划设计能力和水平,无论是在省内的纵向比较,还是与省外的横向比较,都日趋式微。近年来,一些江苏以外的设计单位设计出了南京秦淮河三汊河口闸、淮河入海水道淮安枢纽等一批经典工程。从施工企业品质上看,江苏行政区域内现有水利施工一级资质单位7家,二级65家,三级70家,总体上单体体量偏小,技术力量较低,技术装备落后,现实竞争力和潜在的成长力明显不足。近10来,江苏水利建设的精品工程还不多。

  2.3水利技术与江苏水利现代化要求不相适应

  (1)技术创新成果较少。2003—2009年7年间,全国水利大禹奖共有238项课题获奖。江苏水利系统仅2005年获得3等奖1项;2006年2等奖2项;2007年2等奖1项;2008年3等奖1项;2009年3等奖1项。成果获奖情况从一个侧面反映出江苏水利的技术创新成果较少。事实上,单从水利施工技术上看,目前普遍采用的垂直铺膜、粉喷桩加固堤坝、射水法成墙、地下连续墙、高性能混凝土、沉井施工等技术都不是由江苏原创的。在节水灌溉、水环境保护、水环境治理等方面江苏也缺少技术创新。

  (2)水利新技术应用不多。水利工程一般由土建工程、金属结构和机电设备组成。水利土建工程与工业与民用建筑、道路工程、港航工程类似,在许多方面的技术要求和标准都基本相同。在金属结构和机电设备方面,与水电工程、电力电气工程等方面更是高度雷同。然而,长期以来,水利行业没有很好地跟踪相关行业的技术进步,及时引进和应用相关的成熟技术。如高性能混凝土已经在桥梁、高铁、港口工程上得到了广泛运用,但江苏水利的混凝土还停留在C25普通混凝土的等级上,外观质量也明显低于桥梁、市政、高铁工程。在机电设备方面,电力系统的110kV及以上变电所、绝大部分的水电站、蓄能电站都已实现了“无人值班(少人值守)”,但江苏即使是近5年建设的泵站,都还难以实现这一目标。

  (3)一些新技术在水利行业应用不当。一些工程过度使用新技术。这些新技术,既不是工程本身的需要,也不会带来经济效益,相反却导致了投资的浪费和技术风险。信息化和自动化在水利领域的过度使用是这种情况的典型。在许多泵站,高压断路器自身的保护装置已有电量测量功能,但仍重复配置数字智能仪表,低压配电柜及下一级现场控制箱也采用了计算机控制,等等。

  (4)水利技术对水利发展的支撑作用不明显。目前江苏水利从规划到设计,从建设到管理,传统技术和手段仍占主导地位。平原水网地区的水环境保护和改善,丰水地区的节水技术尚未在技术上得到突破。水利建设占地多、耗材多、耗能多的局面还在延续,绿色建筑的观念还没有形成。水资源的综合利用效果还不够明显。

  3、导致水利技术与水利现代化要求不相适应的原因

  3.1对水利自身规律认识不足

  路网、电网、信息网、水网是当今世界的4大网络。面对现代化的路网、电网、信息网,也曾试图建设现代化的水网。诸不知,虽然这4种网都是运送流体的载体,但无论是载体还是流体,其各自的属性有很大的不同。从载体看,路网、电网、信息网的载体都是人工建设的,而水网的载体更多的是依靠天然河道或人工干预过的天然河道。从流体看,路网、电网、信息网的流体都是人工生成的,而水网的流体则是天然产生的;汽车速度为20~40m/s,电网、信息网中流体的速度接近光速;而水流的速度大都在1~3m/s。

  由于未能认识到这些差距,未能在信息化与水利本身的特点之间寻找到一个平衡点,在过去10多年花费巨资进行信息化建设后才发现,其所带来的效益有限[5]。即使是建筑结构和工作原理几乎一样的水电站和泵站之间,各自对信息化和自动化的要求也是有较大差距的。

  3.2对水利技术重视不够

  水利的公益性和排他性,使得水利系统缺乏技术创新的动力。一些创新更多地属于一种“行政性”需要。而对于平原水网地区,江苏原有的技术似乎也能满足水利建设的需要,没有非常突出的技术问题需要突破。由于这2方面的原因,导致江苏对技术工作不够重视,只要随着时代的发展,对新的技术有所体现、有所应用就行了。更何况新技术的运用还有一定的风险,还需要更多的投入。近10年,江苏水利建设的任务繁重,完成建设任务是第一目标,而技术的创新又是一项需要耗费时间的工作。在这些背景下,技术创新更多地停留在一般号召上。

  3.3受水利体制机制的制约

  在体制方面,水利规划、设计、建设、管理各工作阶段的目标不同,重点不同,运作部门不同,使得本应贯穿全过程、覆盖全领域的技术工作呈弱化甚至淡化的趋势。水利的公共财政投资和效益的社会性,既使得水利难以有更多的投入用于技术创新,又使得创新的成果难以表现为经济效益,因而制约了水利技术的发展。同时,水利活动基本上在一个封闭、排外的环境中运作,规划、设计、施工并不需要通过技术创新来获得主管部门或者项目法人的青睐,而水利工程管理单位都是固定的,更无同行竞争之虞,这就导致了从业单位技术进步的内生动力不足。在机制方面,长期以来水利建设低定额、低价中标的模式,使得施工、监理、设备制造企业缺乏技术创新的外在条件,水利从业单位也难以发展壮大。

  3.4水利技术发展能力欠缺

  体制、人才、投入、竞争是技术发展的基本要素。

  由于水利的特殊性,这4项要素或个别欠缺或普遍欠缺,导致水利技术发展的能力欠缺。在人才方面,江苏水利系统人才占职工比例,虽然超过全国水利系统平均水平,但与江苏教育、建筑、农业等行业相比,仅位居第6。从结构上看,从事水资源管理、水环境保护、信息化技术等专业的人才紧缺,从事重大项目科研和攻关、多专业复合型人才少。加之江苏地区高等院校和部属科研院所的水利科研力量雄厚,使得这种要素的欠缺在江苏得以放大。自身技术发展能力的欠缺,迫使其追求和依赖外生技术力量,由此又进一步弱化了自身的技术发展能力。

  4、江苏水利现代化需要突破的重点技术难题

  4.1水环境保护和改善技术

  制约江苏实现现代化的因素在很大程度上是人的现代化和环境质量。而在环境质量中,目前水环境方面存在的问题最多,而且水环境的治理和改善又是最困难的。2009年,全省125个国控断面中,Ⅰ~Ⅲ类水质比例为32.5%,劣Ⅴ类水质比例为28.5%。

  太湖、洪泽湖全湖水体为重度污染,太湖湖体无Ⅰ~Ⅲ类水质、劣Ⅴ类占66.6%,洪泽湖湖体均劣于Ⅴ类。作为最密切的相关者,水利在水环境保护与治理中承担着艰巨的任务,特别是实行水务一体化管理体制后,水利部门的相关任务更加直接和艰巨。因此,需要加大水功能区划分、水源地保护、水环境容量管理、水环境实时监测、河湖污染控制、水生态修复、河湖功能维持与健康等方面的技术研究,为水环境保护和水环境改善提供技术支持。

  4.2水利规划技术

  传统的水利规划主要偏重于以防洪保安、水资源供给为目的的工程规划。按照人水和谐、水利可持续发展、水利为经济和社会发展提供保障的理念,现代水利规划应把重点转移到综合规划上来。通过创新发展理念,统筹安全水利、资源水利、民生水利、环境水利,坚持工程建设与资源及河湖管理并重、城乡水利协调发展、流域区域配套衔接,实现水生态健康、人水和谐、遇洪水而无忧、遇干涸则无虑的水利终极目标。对淮河流域,需进一步研究“河~湖”关系,下游洪水下泄能力扩大对防洪、供水、水环境影响等问题。在长江流域,需要深化长江口综合治理研究,重点对北支演变情势进行分析,维护河段河势稳定和长江口的生态环境。在太湖流域,需要研究太湖治理的规划目标、水体保护、水资源科学利用等重大课题。规划工作应采用现代技术,提高水利规划的科学性。

  4.3水资源高效和综合利用技术

  作为自然意义上的丰水地区,工程意义上的调水能力较强的地区,节约用水,既可以减少从江河湖泊的取水量,提高用水效率,又能减少废污水的排放,保护水生态环境,同时还可以明显减少供水活动本身所消耗的资源。丰水地区的水资源高效和综合利用,既是观念问题,也是技术经济问题。在技术上需要研究和突破农业、工业、生活、生态等各类用水的节水技术,科学测定各行各业耗用水定额标准,准确计量并实时监控各类用水状况。研究开发适宜江苏地区的灌区节水改造和农村水利工程建设技术,工程节水和农艺节水复合技术。在水资源综合利用方面,需要针对江苏过境洪水多的特点,提升全省特别是淮河流域洪水资源化的能力。研究来水预报、需水预测、中短期供求平衡技术,在宏观尺度上优化配置各类水资源。研究中水、尾水、海水利用技术。

  4.4低碳水利建设技术

  低碳经济被认为是继工业革命、信息技术革命后,又一次改变世界经济的革命浪潮。今后一个时期,仍将进行大规模的工程建设。水利工程建设不仅与建筑业一样高耗能、高污染、高排放,且具有占用土地资源多,工程等级高,对生态环境影响大等特点。长期以来水利建设的财政投资体制也加重了水利建设的高消耗和低效率。为此,需要研究低碳水利规划技术,确保规划具有的科学性、前瞻性。需要研究低碳水利设计技术,实现水利工程的“小体量、少占地、低耗材、低污染、长寿命”目标。需要研究低碳水利施工技术,广泛运用新技术、新设备、新材料、新工艺,高效、经济、低耗地进行建设。低碳水利建设不仅要求建设过程是高效、低碳的,尤其是要为工程运行管理的高效、低碳奠定基础。

  4.5水利信息化和自动化技术

  水利现代化必然要求水利的信息化与自动化。但从本质上讲,信息化与自动化都是手段,而不是目的。水利信息化和自动化的根本目的是发挥水利工程的最大能力,合理配置水资源,提高工程运行的安全可靠性,节省人力资源。江苏作为平原水网地区,高度的信息化、自动化,应该不是水利所要追求的目标,系统的简约、实用和高效是水利信息化与自动化应该始终遵循的基本原则。需要研究与水利行业相适应、有效益的信息化和自动化技术,而不是盲目跟踪电力、通讯、交通的信息化与自动化。

  4.6水利管理技术

  水利管理现代化,一是要充分延长工程的健康寿命,并使维护健康寿命所付出的资源最少;二是在工程全寿命周期内,工程效益得到充分发挥,并且发挥这些效益所付出的资源也是最少的。长期以来,相对于工程建设,江苏对水利管理的技术投入、资金投入、制度供给都显不足。事实上,许多工程效益的衰减,基本上都是管理欠缺造成的,而在管理欠缺方面,技术支持不够是很重要的原因。管理投入的效益往往要大于建设投入的效益。无论是大型流域性工程还是田间地头的灌排工程,无论是混凝土工程还是土方工程,都需要有相应的成套管理技术来维持工程的功能,保证工程效益的发挥。

  5、提升水利技术,实现江苏水利现代化的途径

  5.1认清江苏水利技术状况

  长期以来,水利处于一种相对封闭的环境中。水利工作者,特别是各级决策者,需要打开视野,拓展思路,转变观念。要认清当前江苏水利技术自身纵向相比、与全国水利和与其他相近行业横向相比后的状况,要认清江苏水利在技术工作,包括重视程度、创新能力、投入、队伍等方面情况,分析查找存在的问题和不足,从而制定出切合实际的目标和措施,促进江苏水利技术的跨越式发展。

  5.2明确水利技术发展的指导思想

  在发展方向上,应针对江苏的特点,既要研究开发具有原创性的先进技术,又要大力引进国内外先进成熟的适用技术。在发展重点上,既要重视水资源管理、水环境保护等新兴领域,又要重视水利规划、建设管理等传统领域。在发展基础上,既要依靠江苏水利系统的技术力量,又要依靠江苏独有的系统外技术力量。在发展动力上,既要依靠工程师的奉献精神,也要建立激励机制。

  5.3建立水利技术发展工作体制和机制

  在短期内水利体制不太可能发生变化的情况下,要研究解决水利技术发展动力不足的问题。无论是水行政主管部门还是项目法人,无论是规划设计施工单位还是工程管理单位,都要建立各自的但又互相关联和制约的水利技术发展工作体制,形成能够充分发挥技术官僚作用的制度氛围,在注重程序性工作的同时,更多地重视技术性工作,并把技术工作的落脚点前移到前期工作阶段。在机制方面,需要形成鼓励技术创新乃至容忍失败的氛围,让创新的团队、创新的个人有成就感和经济利益。

  5.4加大人才的培养力度

  尽管水利系统从业人员中技术人才的比例在不断提高,但水利系统技术素质、创新能力在下降可能也是不争的事实。随着水利勘测设计施工单位乃至研究院所的市场化,原来的水利技术创新主体已经消失。水利人才队伍的建设,不仅仅是水行政主管部门的直属单位,也不仅仅是水行政主管部门自身,更不仅仅是培养几个专家或者领军人物。水行政主管部门特别是领导者,需要树立大水利系统、大人才队伍的观念,切实加大人才的培养力度,壮大水利人才队伍,提高水利从业人员的技术能力和水平。

  5.5强化建设阶段的技术进步

  水利工程一旦建成,就是永久建筑物。因此,水利建设的技术进步,不仅影响到水利建设现代化本身,更直接影响到工程效益的发挥和水利管理的现代化。要在改革水利建设管理体制的基础上,加强建设阶段的技术创新和技术管理工作,尤其要突出加强水利建设前期的规划、设计工作。在实施阶段,要强调新技术、新工艺、新材料、新设备等先进和适用的运用,提升江苏水利建设的技术含量和品质。

  5.6转变水利发展方式

  今后10年,水利必须实现从主要依靠扩大规模、主要依靠工程建设,转向主要依靠技术进步、主要依靠管理的转变。不能一说到要提高水利的能力还是建水利工程,一说到水环境治理还是建污水处理厂。即使是扩大规模,也要按照低碳经济、人水和谐、保护环境的理念来实施。如果仍然沿袭传统的发展方式,水利技术就难以发展,水利现代化目标的实现就要大打折扣。

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