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1.1二级污水处理费用模型参数的确定污水处理厂建设投资处理规模越大总投资也越高,但是污水处理存在规模经济效益,污水处理厂的规模越大,则单位基建费用越低。因此不同规模的费用模型参数不同。根据《市政工程投资估算指标(排水工程分册)》所列的2008年有关污水处理厂二级处理的费用指标,采用最小2乘法,进行线性回归,求得不同规模污水处理系统费用模型中的待估参数a、β,并最终确定不同规模污水处理系统经济费用模型,如表2所示。
1.2再生水深度处理费用模型参数的确定由于集中再生水深度处理工程建设应用在我国还处于初始阶段,工程数量较少,不容易按规模分类。通过对图1中4个不同规模的再生水深度处理费用的拟合分析,得到再生水回用深度处理建设总投资模型的待估参数a为1128.1,β为0.8751。
2污水处理厂运行成本费用模型
运行成本费用是指在运营期内生产产品或提供服务所发生的全部费用,依据生产要素估算法得到污水处理厂运行费用的计算公式为:总成本费用=外购原材料、燃料及动力费+职工薪酬+折旧费+摊销费+修理费+财务费用+尾水、尾气、污泥处置费用+其他费用。各部分费用具体函数表达形式如表3所示。Ey1、Ey2为污水二级、再生水回用深度处理工程年总药剂费用,万元/年;ai为第i种药剂(包括混凝剂、助凝剂、消毒剂等)的平均投加量,mg/L;bi为第i种药剂的单价,万元/t;Ed1、Ed2为污水二级、再生水深度处理动力费用,万元/年;e为电费单价,元/kW•h,取0.65元/kW•h;f1为污水二级处理的单方水耗电量,kW•h/m3,取0.34kW•h/m3污水之间;f2为再生水处理的单方水耗电量,kW•h/m3,一般取值在0.10~0.15kW•h/m3污水之间;K为固定资产折旧,万元/年;T为污水水处理工程的折旧年限,为20年;Ex为修理费;b为排水工程修理费率,取2%~3%;Z为职工薪酬;n为职工定员(人);Zr为年人均职工薪酬(元/人•年);Ew为污泥处理费,万元;t为年产生污泥量,t/年;c为每吨污泥处理所需费用,万元/t;Eg为其他制造、管理、营业费,万元/年;d为排水项目其他费用综合费率,取8%~12%。E为污水处理厂总成本费用,万元/年。
3模型的应用与分析
常州某污水处理厂处理规模为4万m3/d,氧化沟工艺,无再生水回用处理系统,实际建设投资费用8600万元,污水处理运行成本为1元/m3。二级处理外购原材料包括混凝剂投量10mg/L,单价0.15万元/t;污泥浓缩剂0.1mg/L,单价0.20万元/t。职工人员共20人,每人薪资6万元/年。采用以上形成的经济费用模型对该污水处理厂费用进行估算,计算结果见表4.将经济费用模型计算所得建设投资与运行费用与实际调研的数据相比较,如表5。从污水处理厂建设投资和运行费用估算值与实际值对比可看出,建设投资的费用误差率较低只有1%,说明污水处理厂建设投资费用模型选用的形式及参数确定较合理,可以作为项目投资估算的有效依据。运行成本费用的误差率相对较大,其原因分析主要是应用运行费用模型时没有包括摊销费用,因为摊销费用是通过无形资产、其他资产与摊销费率相关参数计算而得,本文无法对无形资产进行准确的估算,因此没包括这部分费用。所以运行成本费用模型估算的运行费用与实际费用有一定的差距。
4结语
1.1效益具有外部性
水利工程效益的外部性指的是水利工程运行所产生的效益不全是反映在水利工程行业内部,在其他部门也有反映,而且,大部分的产业效益由产业循环转嫁给其他行业和其他部门。水利工程投资效益的外部性是由水利工程的属性决定的。
1.2产出具有滞后性
基础设施和产业具有产出滞后的特点,而水利工程作为基础型产业的一种也不例外。第一,水利工程需要较长的建设周期,从初始的投资到工程施工再到最后的工程产生效益,需要经历几年甚至几十年,因此水利工程的产出具有滞后性;第二,水利工程能否发挥效益与工程设计年型和水文气象有关,也就是说,水利工程并不一定在竣工时就产生效益而是要遇到合适的水文气象以及符合设计年型时才能发挥效益。
1.3收益具有不确定性
水利工程的收益不确定性是由于在对水利工程投资进行收益预计和工程分析时,对外来的发展变化预测的不全面性。一方面,水利工程的投资活动开始阶段就具备了不确定性;另一方面,不确定因素出现的比重随着水利工程建设周期的增长而增长。事实证明,水利工程投资活动中的不可预测因素会对其投资效益产生巨大影响。
1.5经营具有自然垄断性
无论是基础产业还是基础设施,其投资开发模式和生产经营模式都具有十分明显的自然垄断性,水利工程也不例外。这种垄断性主要是由于水利工程的服务范围和对象是由工程建设地点决定的而不是以市场竞争情况为转移。而且,水利工程的经营具有自然垄断性的特点直接决定了其投资效益鲜明的计算特征。
2水利工程投资存在的问题
2.1不合理的水利投资结构
水力资源产业主要有3种类型,一是水资源的开发、利用产业,二是水资源的节约、保护产业,三是水资源的防治产业。我国水力投资结构的不合理性在于大部分的水利投资用于防洪建设等基础设施,其中,仅2002—2006年四年间,我国水利投资规模达5600多亿,而用于防洪建设的投资占80%以上。虽然,大规模的防洪基础设施建设使我国洪涝灾害造成的经济损失减小,但是,每年由于水资源短缺和水资源污染造成的经济损失达7800亿,而生态损失比经济损失更大。
2.2不健全的水利回收补偿机制
第一,用来防洪和改善生态的公益性项目因维护运行资金不足造成排涝泵站等水利工程老化失修,丧失其主要作用;第二,较多的中小型水库亟需加固;第三,年久失修的大坝很难承担防洪的重任。为此,国家对一些用来灌溉和供水且有一定经济效益的经营性水利工程进行了有偿使用的收费制度,但水价按国务院1985年制定的标准执行,价格偏低,形成机构不合理。这种规定虽然对农业、生活用水采用微利水价,工业水价利润较小,但在实际中很难执行。收费价格未能全面、统一导致在税费征收过程中遇到不少阻碍,因此,项目简单的水利产业不用扩大生产甚至连再生产都无法维持。水利投资收益较少,水利工程得不到良好运行,导致水利产业自我积累和自我发展能力逐渐弱化,甚至缺少了对资金市场的吸引能力。
2.3尚未形成真正的水利投资市场
一直以来,我国水利投资的模式一直是计划经济的管理模式,具体表现为由行政主管部门牵头、管理单位负责实施基本建设、管理单位负责对建成后的水利工程进行管理和维护。虽然这种模式为我国兴建了一大批中小型水利工程并形成了较为系统的水利工程体系,并为我国抗洪抗涝、农业灌溉和居民供水等方面做出了极大的贡献;但是,这种模式未能遵循市场规律和市场的考验、致使一些错误发生并造成了相应损失。我国现在的水利工程主要是由财政供给的事业单位负责,政府对其水利工程管理进行投资,因单位本身不需要对水利投资经营效益负责任,故水利工程工作人员缺乏工作积极性,因此,我国的水利投资效益发挥受到一定程度的影响。为尽量避免投资失误,国家应将水利工程由自负盈亏的建设单位作主体,并对其进行充分的勘察、研究和论证,按照市场经济规律运行。
3有关提高水利工程效益的办法
科学合理的规划设计能够尽可能的降低对自然面貌改变而造成的损失,解决相关后续问题。还要正确利用水利工程优势,大力发展相关产业,如水利养殖业和旅游业。在水利工程竣工的同时,要健全相关配套设施,为社会提供更多的社会和经济效益。科学合理的管理方法,建立健全质量监督机制,保证招标全程公平透明是保证水利工程质量的基础。
3.1规划合理、设计科学
一般而言,水利工程为尽可能地降低负面影响,会对自然面貌进行一定程度的改变,这就造成了对生态环境的影响。因此,要想减少对生态环境影响而产生的损失,就要对水利工程进行合理的规划和科学的设计,水利工程负责单位要根据实际情况进行分析,在工程竣工后不断加强对后续工作问题处理。
3.2正确利用水利工程优势
一个基础产业和基础工程的竣工会带动一系列相关产业的发展,而水利工程并不只是水利大坝,其在一定程度上带动了此区域的经济整体进步发展。所以,搞活水利工程的重要途径为水土资源的充分利用,发展综合产业,因地制宜,提高水利工程收益。一般而言,可以从以下方面入手:第一,大力进行水利养殖业发展,比如就一个水库而言,一般具有辽阔的水面积,稳定的水资源,具备良好的养殖环境,适宜发展养殖业;第二,可以大力进行旅游业发展,大的壮观的水利工程加上工程所处的区域环境能够构成风景独特的景观群,比如:我国的三峡工程;第三,充分利用水利工程所在区域周边闲置的经济林木,这种做法不仅可以提高经济收入,还可以调节当地的生态平衡,美化环境。
3.3配套设施的建立健全
建立健全水利工程相关配套设施,并充分配合水利工程特点,能够最大程度的发挥水利工程效益。为降低因配套设施不足带来的严重问题,尽可能满足主体工程对设施的需求,争取在工程竣工的同时,辅助设施也相应完成,而不是首先在主体工程竣工结束后进行配套设施建设,导致配套设施建设拖延或根本不建。只有在水利工程竣工同时建立健全相关配套设施,才能够使两者同时投入使用,为社会提供更多的社会效益和经济效益。
3.4科学合理的方法进行管理
科学合理的管理方法不只是体现在水利工程建造过程中,在工程投入使用过程中也要加强管理,争取降低因管理不善而造成的问题。第一,在工程招标阶段,要公开透明,避免不法分子的暗箱操作和行贿受贿现象的发生,选择有能力、有责任的企业承接工程;第二,工程设计过程要进行严密的研究,根据区域内的自然环境和水文地质环境来确定设计方案,事关农民生产和居民生活密切相关的小型水利工程,在设计前要进行民意调查,征得区域内居民意见;第三,坚决杜绝对工程承包的层层转包行为,毕竟每一次的工程转包都会造成利润的产生和成本的提高,可能会造成工程质量下降;第四,对于工程施工过程,要建立健全严格的监督制度,确保监理人发挥其工程监理作用,各环节相互监督,建立健全工程的整体质量监督体系。
4结语
透水框架在促淤固滩方面的作用和特点已经得到了实践的检验,正是透水框架所具有的这些特点使得其在长江航道整治工程中的得到了广泛的应用。从目前已建航道整治工程中透水框架的应用范围看,透水框架的作用主要在以下几个方面[2]。1)已建护滩带边缘冲刷破坏部位修复和维护。长江下游东流水道航道整治工程老虎滩护滩带守护工程中,护滩带建成初期,其护滩带边缘发生了比较严重的冲刷崩塌,工程建设维护期,对冲刷崩塌严重的7#、8#护滩带边缘抛设透水框架,经过1个水文年,护滩带边缘普遍淤积1~2m,显示了良好的促淤效果。2)丁坝坝头护底排边缘的防护。长江中游周天河段航道整治控导工程中,在丁坝护底排边缘迎流顶冲部位,布置了20m宽的透水框架带,经过2个水文年,坝头护底排结构稳定,施工区普遍淤积2~3m,透水框架对坝头护底排边缘的防护效果十分显著。3)促进淤积,稳定、巩固滩体。长江中游沙市河段河道变化剧烈,主流摆动频繁,造成洲滩互为消长、主支汊兴衰交替,航道非常不稳定,在沙市河段航道整治一期工程中,在该工程三八滩滩头顶冲部位以及滩体两侧,采用软体排护底加20m宽透水框架带进行防护,并在滩体尾部衔接段布设了1条433m的透水框架封闭段和2条守护带,经过1个水文年,水下透水框架施工区域淤积在1m以上,而陆上区域,大部分框架被淤沙掩埋,稳定、巩固滩体的效果十分明显。透水框架已在长江航道整治工程中得到了广泛的推广应用,但在实际应用中发现,由杆件焊接连接成的透水框架使用起来存在一定的局限性,传统的透水框架由6根长度、大小一样的四棱柱型杆件采用钢筋焊接的方式连接起来,组成一个三棱锥式的四面体结构(图1),焊接点进行防锈处理。工程使用中发现,当其工程部位全年位于水下时,其功能和作用能够得到长期保持;当其工程部位在中、枯水期露出水面时,框架的焊接点暴露在空气中易锈蚀,致使焊点脱落、框架解体、透水框架的功能失效,虽然焊点涂刷防锈漆进行处理,但实际效果依然不理想。究其原因在于透水框架的制作工艺存在缺陷,致使其解体失效。因此设计单位对解决方案进行了研究,决定采用一次成型的制作工艺制作的透水框架(图2)替代杆件焊接的制作工艺制作的透水框架。一次成型透水框架钢筋骨架被整体浇筑的混凝土所保护,从而避免了透水框架自行解体的可能,与杆件焊接工艺的透水框架相比,一次成型透水框架既具有透水框架的作用和特点,又消除了杆件焊接点暴露在外,容易造成焊接点锈蚀、脱落引起框架解体的问题。
2在工程中的应用及经济适用性分析
如前所述,透水框架根据制作工艺的不同分为杆件焊接式和一次成型式。两种形式的透水框架在工程中的功能和作用是一样的,但杆件焊接式的透水框架在露水的工程部位使用时存在一定的缺陷,而一次成型的透水框架则克服了上述缺点,适用于任何需要使用的工程部位,无论是水上或是水下,从功能上来讲,一次成型的透水框架很好地弥补了杆件焊接式的透水框架的缺陷,完全可以替代其在工程中大力推广,但是从工程经济的角度来看,两种制作工艺还是有明显差异的,主要表现在:1)预制所需的堆场面积有差别。①预制1件透水框架所需的堆场面积。杆件焊接式透水框架由6根长方形杆件组成(图3),杆件长度为0.6m加上两端各0.13m出露钢筋的长度,总长度为0.86m,杆件断面为边长0.1m的正方形,每个杆件之间堆放间距为0.01m,2个堆场之间的间距为0.4m(虚线为堆场之间的边线),则预制1件透水框架所需的堆场面积为0.8316m2。如图4,一次成型透水框架底面所占面积为0.44m2,底面三角形的高度为0.866m,框架之间的堆放间距为0.05m,2个堆场之间的间距为0.4m(虚线为堆场之间的边线),则预制1件透水框架所需的堆场面积为:0.6953m2。②达到规定强度后,堆放1件透水框架所需的堆场面积。杆件焊接式透水框架由6根长方形杆件组成,杆件总长度为0.86m,杆件断面为边长0.1m的正方形,根据实际施工情况,杆件一般堆高为1.5m,2个堆场之间的间距为0.4m,则堆放1件透水框架所需的堆场面积为:0.0504m2。一次成型透水框架底面所占面积为0.44m2,底面三角形的高度为0.866m,框架之间的堆放间距为0.05m,成型框架堆放层数为4层,2个堆场之间的间距为0.4m,则堆放1件透水框架所需的堆场面积为:0.1738m2。③透水框架出场龄期按28d为一个周期,1件透水框架从预制到出场所需的堆场面积。根据施工情况,杆件焊接式透水框架的杆件在强度≥50%时进行堆放,一次成型透水框架在强度≥75%时进行堆放,2种透水框架出场龄期均按28d为一个周期,分别对环境温度为20、10、1℃(加早强剂[3],提高混凝土的早期强度)时,1件透水框架从预制到出场所需的堆场面积进行比较(表1)。由表1可以看出:在不同的温度条件下,一次成型透水框架预制堆放所需的堆场面积均比杆件焊接式所需的堆场面积大。一般情况下,一次成型透水框架所需的堆场面积约为杆件焊接式透水框架的2倍左右,一次成型透水框架所需堆场面积平均每件比杆件式透水框架所需堆场面积多出0.2781m2,征用预制场地的费用按照年产值17520元hm2(1168元亩)的3倍计算,土地征用1a,复垦费按1.35元m2计算,则预制1件一次成型透水框架需多付出占地费为0.14元,而预制1件透水框架的费用约为25.3元,相当于提高了透水框架的预制成本0.56%,虽然理论上增加的成本不大,但对于当今社会寸土寸金的情况下,土地征用本身就比较困难,征地矛盾很多,因此,征地越多,对工程本身影响越大,从工程经济的角度来说,征地面积增加约1倍是不经济的。2)预制1件框架所需的模具费用有较大差别。杆件焊接式透水框架由6根杆件组成,1套模具1次可预制2根杆件,预制1件透水框架需3套模具,脱模时间为1~2d;一次成型透水框架预制1件需1套模具,脱模时间为2~3d,2种透水框架的脱模时间分别按2d和3d计,其所需模具费用见表2。由表2可以看出,在不要求工期相同的情况下,实际预制1件透水框架所需模具摊销费一次成型的比杆件焊接式的多1.33元,而预制1件透水框架的费用约为25.3元,相当于提高了透水框架的预制成本5.26%;而在要求工期相同的情况下,需多投入数量50%的模具,实际预制1件透水框架所需模具摊销费一次成型的比杆件焊接式的多4元,而预制1件透水框架的费用约为25.3元,相当于提高了透水框架的预制成本15.79%,大大提高了预制成本。3)两种透水框架的施工难易程度不同。杆件焊接式透水框架是由6根杆件焊接而成,杆件预制使用钢模,钢模制作简单,使用方便,杆件的预制、焊接拼装工艺简单易行,脱模后的模具清洗也很简单;而一次成型透水框架的模具是由几个钢构件拼装而成,模具结构较为复杂,拼接处还存在漏浆的问题,脱模后模具的清洗整理较为困难,所需人力较多,施工工艺较为复杂,施工效率较低,难度较大,从工程经济的角度看,一次成型透水框架的经济性不如杆件焊接式透水框架。
3结语