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发表于 2011-11-30 14:29:43 |显示全部楼层
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  ---访水利部重点推广"真空流"输水项目发明人、丰泽大禹真空输水公司总经理翁友彬
      (中国改革报报记者/陆天然  通讯员/黄世宏)如何解决福建省平潭海岛自身的缺水问题,是平潭综合实验区面临的一个重要难题。解决不好,水的问题将成为平潭开发发展的重大瓶颈。平潭的供水问题,已日益成为各界关注的一个突出问题。
      日前,记者带着这个问题,请教了福建省水利专家,水利部2011年重点推广科技项目"真空流"输水技术发明人、泉州丰泽大禹真空输水公司总经理翁友彬。翁友彬建议:采用"真空流"输水新技术,破 解平潭用水大难题。如有需要,他十分乐意前往输水工程现场交流给力,将他研究多年发明的新技术,用于突破平潭发展的缺水瓶颈。
"首个给流水梳妆的中国人"
      "有人称我是‘首个给流水梳妆的中国人',其实在我国水利战线上,我是个‘半路出家'、‘非科班出身'的人。" 翁友彬一下子把记者引向他颇具传奇色彩的人生:
      1968年年底,因"文革"已经停课一年多的他,被分配到闽西一个偏僻山村插队落户,一年后又辗转来到福建省一家山区三线大厂当工人,成为汽车油泵油嘴的精密研磨加工的普通工人。由于他天性喜欢看书、酷爱钻研技术,十来年生产第一线的磨练,使他练出一手能凭手感就感觉出0.1微米误差的硬本领,几次进口高级仪器检测不出的产品零件纰漏,居然都被他这双"神手"发现了,及时加以纠正,免得企业大批产品报废。1980年,他调回老家泉州。本来,他可以坐在机关办公室安逸度过一生,但人们司空见惯的一种流体现象---同样是水,从工程管道输送出的是白花花的颜色,而从杯子、池子或水库流出的水却是晶莹剔透的,这究竟是为什么?当中隐藏着什么奥秘?他感觉这事关重大,或许这流水颜色的差别,蕴藏着重大的科学机理,值得好好琢磨琢磨。1987年,他成为泉州市向政 府打报告辞去公职、"下海"创办研究所的第一人,并于2003年开办了自己的公司---泉州丰泽大禹真空输水科技有限公司。从此,他与水结下了不解之缘。他想像当年大禹一样治水,但当年大禹治的是"明水",他想治的是"暗水"。他脑瓜里全装着如何调理水流、如何梳妆打扮水流、如何把桀骜不驯的水流调教成为乖巧听话、温顺尔雅的栋梁之物。
      为破 解这道难题,他十几年含辛茹苦、埋头实验观察。别说没有科研经费,连小日子都过得艰难,四处借债成为他生活中必不可少的一项工作。为了观察管道流体流出的状态,翁友彬来到长江三峡,走遍重大水利设施。他曾经连续七天七夜守在水厂边的一间破旧房子里,每隔一小时记录一次流量。经过细致观察,他终于发现:无论是重力自流或是水泵加压,从管子出口流出的水都呈白色泡沫状;而改用真空输水装置,流出的水流却呈无色透明状。其中最主要原因是:传统的两种输水方式---"重力流"和"压力流",在输送的过程中不断掺入空气,而新形式"真空流"不但不掺气,而且能自动"驱气",让水流在真空环境中排除气体干扰,流速加快,流量增加,让水自动地送达原来的"无水区"。可见,气阻才是流体能量损失最大根源,管道输水百"症"之源为"气"。他从中整理归纳出对水力学影响深远的"气阻定律",以此证明:是源源不断掺卷进管内的气体,形成气阻,使过流截面变小,造成工程出现实际流量低于设计流量,水压降低、积淤、过流不畅、气蚀、水锤、气体压缩后产生爆管等弊病;一旦将气阻"拒之门外",工程弊病亦将迎刃而解。他乘胜追击,研发出真空输水等"驱气消阻"的新技术。1994年4月,他应联合国亚太经济合作组织邀请,赴印度新德里参加国际水资源研讨会,全世界共有101项输水高新技术在这里展示交流,唯一代表中国的这项技术独占鳌头,获得联合国三个组织联合颁发的荣誉证 书。2003年,大禹公司安装并成功运行的世界上最大直径虹吸管,采用新技术,犹如一条巨龙匐卧在杭州黄石垅水库大坝上,它跨越水库大坝及其他障碍物,运行时无须任何动力,而流量却比常规虹吸管或相同水头的"重力流"高20%~115%,节约了大量的能耗与资金投入,荣获吉尼斯世界纪录。十多年的艰苦攀登,他和妻子一起共申请了具有自主知识产权的真空输水技术等四项国家发明专利,另外还有"剪阀"、"特大功率潜水泵"等多项实用新型专利,由于没有经费维持而不得不放弃。特别是真空输水技术,在四个方面打破了世界纪录:一是虹吸管直径可由原来的600毫米提高到1500毫米;二是可提高终点出水高度30%~150%;三是虹吸输水管长度从原来的数十米提高到几十公里;四是在不增加动力、不改变工程现状的情况下,可迅速提升工程的输水流量。这一新的发明,是继"重力流"与"压力流"两种输水形式之后新诞生的第三种输水形式,可以广泛应用于农业灌溉、水力发电、自来水引水和输送、大坝溢洪、水库清淤、工业循环水以及海洋洋底自动吸取矿产等方面,有效地解决大管径、长距离、无动力输水输油等工业和农业生产所需,可多快好省地做到"远水救得了近火",无愧为一项集节能减排、保护环境于一身的高新技术 。
      但这一发现,打破几百年水力学关于流体最大阻力源自于水分子之间粘滞力的论断。300多年来,这个水的"粘"性定义,成为经典水力学的核心理论基础,神圣而不可撼动的。这一经典理论认为:由于水分子"粘"性的存在,液体的粘滞性是造成能量损失的最大根源。也就是说,管道流水的最大摩擦力就是水的"粘"性,其他因素都是微不足道的。在空气动力学里,空气的阻力是可以忽略不计的,所以,空气阻碍水往低处流不可能成立。翁友彬的发现,常因违背"经典理论"而被批评;他每每寄送稿件给专业杂志均一一退回;多次参评国家科技基金资助,不是吃闭门羹即无功而返;他更不敢高攀科技鉴定了,别说花不起高额的鉴定费,来的专家也不敢在鉴定书上签字,他们难以相信能在不增加动力、不改变工程现状的情况下,能增加流量百分之几十。翁友彬这项脱离常人思维的发明,几十次被"权威"部门给毙了。但翁友彬不灰心,他安慰自己:也许是火候未到,这一切正说明这一发现非同寻常,也证明它的前景极为光明。事实是最好的证明,证明一项发明的最好办法是用更多的成功事例来说话。
      翁友彬不断地对发明技术进行改进完善升级,不断地把发明技术应用到全国各地的工程中去。2003年,当互联网在我国兴起时,已经过早一头白发的翁友彬,立即自学制作网页,把自己的发明通过网络,传送到世界各个角落。事情开始有了更大的转机,一些得"大病"的水利工程,遍访国内"名医"仍久治不愈,只好慕名前来找翁友彬求助。翁友彬来者不拒,并有不少水利工程很快手到病除,他名声渐渐远播,前往考察咨询的业主络绎不绝,发明技术的推广出现了意想不到的进展:一座山城,全城最高的一幢大楼为19层,几十年来自来水只能上到9层,采用了他的新技术后,水一下子升到了19层;一支部队驻扎在城郊,自来水一定需要中途加压,否则到不了,用了他的新技术后,不但不需要加压,流量却比加压后的还要大;一个气象站,离水厂较远,又地处半山腰,自来水从到不了,用上他的新技术后,站长打开水龙头大吃一惊,自来水破天荒第一次到了......全国很快有100多个工程用上他的新技术。他不仅还清了所有的债务,还在实践中让许多对其发明存疑的人口服心服。去年底,国家水利部将这项成果列入到2011年重点推广的科技项目。
      对已取得的成果,翁友彬风趣地比喻道:常规的水流进入管子时,犹如一股打了结的乱蓬蓬头发;而他的"铁疙瘩"设备就像一把梳子,"梳理"着乱发,使新水流就像梳理后的头发,整整齐齐、飘逸光滑。他还说,这项创新的研发远没完成,他心里还有三个心愿要去完成实现,一是让无动力输水在防汛上大显身手;二是让"真空流"运用到采集我国储藏丰富的深海锰矿上;第三是进一步完成"真空流"理论体系的研究和建立。
解决平潭缺水是当务之急
      话题转向翁友彬所熟悉的"水",尤其是平潭急需的"水"。翁友彬认为,解决平潭缺水难题是当务之急。
      翁友彬认为,客观事实说明,平潭是一个资源性、工程性、水质性缺水兼有的沿海缺水严重的地方,它不仅是福建省资源性缺水最突出的岛县之一,也是原来归属的福州市全市水资源最匮乏的一个县。据权威部门调查材料,平潭的主要水资源指标多数居全省、福州市之后。平潭地表水资源为1.61亿立方米,仅占福州市的2.4%,在福州各县市区中居最后一位;平潭人均水资源仅378立方米,而福州市人均为997立方米,仅为福州的37%;福州全市年人均综合用水量为470立方米,而平潭只有196立方米,只有福州全市的41%;平潭地下水资源为0.79亿立方米,仅占福州全市的3.6%;平潭行政分区供水量为0.78亿立方米,为福州各县(市区)中最少;2010年平潭城镇人均日生活用水量为154升,农村为81升/日,分别比福州城镇215升/日少近40%、农村115升/日低近30%。而平潭这些有限的水资源,2004年开发利用率已达41.5%,比福州市平均利用率高出11.8%。平潭虽然有一定的年降雨量,但降水量不均情况严重,其降雨期多集中在5月~9月,而7月~9月多为平潭台风暴雨期;全区46条溪河,多为旱季断流的时令小河,源短、流急、独流入海。结果旱情易现,1978年夏旱期达65天,1959年~1960年秋冬春旱长达170多天,进入21世纪以来,全区已出现多次"水荒"。2000年、2003年全县持续干旱多月,城关地区出现严重"水荒",不得不紧急从敖东元桥水库向36脚湖调水,才解燃眉之急。
      翁友彬分析说,据了解,目前平潭40万左右人口,饮用水源主要靠岛上36脚湖的湖水和地下水。全县集中式供水人口13.24万人,其中正规自来水4.91万人,简易自来水8.33万人;分散式供水24.79万人,其中靠井水21.01万人,无供水设施3.65万人。1975年以来,城区7万居民和少量工业用水靠县自来水,1995年停止向库区下游输水后,正常年景下城关地区10多万人口生活、生产用水,缺口为155万立方米。近年来,随着城区面积的扩大、人口的增加,特别是旅游业的发展,用水量年增幅约在10%左右,供水设施与实际需要矛盾十分突出。
      翁友彬认为,平潭的饮水安全问题也令人堪忧。据有关调查资料,现有平潭近40万人口中,饮水安全或基本安全为13.6万多人,饮水达不到安全标准的人口达23.47万人。因长年地下水的过度开发,造成不少井水含碱超标,其中,饮用水质不达标的苦咸水1.85万人饮用有污染、未经处理的地下水16.17万人;饮用未经处理的四类或超四类地表水的2万多人;饮用细菌超标、未经处理的地表水1.48万人;其他饮水质超标的19万人。
      翁友彬强调,按目前平潭岛内的淡水库容和自来水供求,已远远无法满足平潭大开发的用水需求。伴随平潭综合试验区总体发展规划的实施,随着福建省内第一座真正意义上的跨海大桥---福州至平潭的"海峡大桥"建成通车,平潭综合实验区的开发建设正以"一天一个亿,一天一个样"的速度超常规推进。2030年,全区人口总量将达到100万,加上年旅游人口将高达600万,城市、加工业、服.务业和文化教育产业的发展,人流、物流量日益增多聚焦,平潭淡水资源匮乏和人口剧增的"用水危机"矛盾势必日益突出。预计到2015年,平潭主岛总需水量将达23.69万立方米/天,2030年则为66.99万立方米/天。但目前综合平潭各供水工程和地下水,总可供水量仅为8.965万立方米/天,远远不够。
      翁友彬分析认为,据了解,为了解决平潭日渐增长的用水问题,有关方面组织力量,对多种办法进行论证。其中扩大36脚湖容量所需投入巨大、作用有限,未能从根本上解决平潭缺水问题。海水淡化每吨成本高达10元左右,而且淡化过程耗能极大,还会给周围环境带来新的生态问题,民众、企业、环境均难以承受。最终还是选定从闽江引水进岛。目前,平潭已着手规划两条调水线路。一是从闽江调水,线路为在建的福清市闽江调水工程,该工程调水水源来自位于福清市的闽江峡南的取水泵站,经平潭海峡大桥预留的7.02公里引水管道输水,(平潭海峡大桥两侧各安装直径40厘米的引水管道,平潭海峡大桥的复桥建成后,在大桥两侧安装直径50厘米的引水管道),终点为平潭36脚湖,输水线路全长86.42公里,预计一期日供水可达4万吨。二是拟从永泰大樟溪调水入岛,该工程为远期线路,它以闽侯县古城村取水点的大樟溪为水源,在平潭海峡二桥(长乐古槐至平潭)两侧安装供水管道,将永泰大樟溪的水通过长乐、福清引入岛内,输水线路全长96.7公里。这两大输水工程,有望从根本上解决平潭的用水问题。
用"真空流"技术破 解难题
      翁友彬建议,要靠科技创新来解决平潭缺水难题,特别是可用"真空流"输水新技术,来实现突破平潭用水遇到的瓶颈。因为"真空流"输水新技术与常规的"重力流"或"压力流"的输水方式相比,具有诸多的优点与长处,且比较适合平潭从岛外引水的实际:
      一是"真空流"输水新技术经过这些年的反复实践,已经证明确实实用可行,比较成熟。目前新技术已在全国100多个水利项目中使用,均获得明显效益。去年底,国家水利部已决定把"真空流"输水新技术,作为2011年重点推广科技项目,在全国加以推广。新技术的发明地、诞生地就在福建省,推广、使用拥有比其他地方更多的优势和有利条件。在全国依靠科技创新促转型的大背景下,"墙内开花墙外香"的现象,应该不会发生在它的身上。
      二是可以节省大量的投资与资金。两条从闽江引水入平潭的路线图,输水距离均长近百公里,管线长,管路崎岖不平,工程浩大、耗资巨大,对福建省、平潭综合试验区的财力来说,不是一个容易承受的小数字。采用"真空流"输水新技术向平潭输水,在管径大小等条件、环境、投资相同的情况下,只要在进水口对水流予以科学"整流梳理",输水的流速就会明显加快,出水口输出水量可增加20%~80%。这等于可以少用钱多办事,用同样的钱办更多的事,为纳税人、为国家节省巨额资金。
      三是可以节能减排。采用"真空流"输水新技术,在动力不变的情况下,就能实现多项输水主要指标提升20%以上;而且可以将原来"压力流"输水的多级提水,至少压缩一级以上的泵站,这对于一个长年累月不断运行的工程来说,实现节能减排的效果是相当可观的。也就是说,这项新技术,不仅可以节省巨额投资,还可以大大节省能耗。
      四是安全可靠,不会爆管,实现安全生产。已确定的两条向平潭输水线路,均路程遥远,需经多个加压泵站抽水中转。按照确定调水方案,管径在40厘米~50厘米,若采用常规的多级泵站抽水中转或提水到高位水池后重力自流两种形式输水,原"重力流"或"压力流"的源水进水口时,在进水的同时必然形成涡流,犹如倒立的"龙卷风",大头与进水口匹配,小头直通水面,四处漂移,像一个变形的圆锥体,这一圆锥体即形成气体源源不断掺卷入输水管道的通道,以致形成水流的巨大阻力,容易出现管内气阻现象。这一现象,管路上安装再多的排气阀也解决不了,其流量将出现排气后几天即逐渐降低的周期循环;如果采取加大输水压力,容易产生爆管,影响工程安全运行。而采用"真空流"输水新技术,管内因无气体,不锈蚀,不存在爆管后顾之忧,就能确保安全输水,安全生产。
      "我衷心希望‘真空流'输水新技术能更多在福建老家落地,能为平潭综合试验区的崛起做出贡献!"当我们握手道别时,翁友彬说。(《中国改革报》2011年11月18日四版首发)
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