序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇水利電力論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

英文名稱：Engineering Journal of Wuhan University

主管單位：中華人民共和國教育部

主辦單位：武漢大學

出版周期：雙月刊

出版地址：湖北省武漢市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1671-8844

國內刊號：42-1675/T

郵發代號：38-18

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1957

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

篇(2)

摘要：本文通過對變電站中變壓器運行方式和損耗的分析，介紹了變電站經濟運行的意義,并提出了將變電站電壓無功綜合控制和變壓器經濟運行控制兩個系統合為一體，來達到整體電網中變電站的經濟運行與控制，并建立了變電站經濟運行與控制的數學模型。

關鍵詞：變壓器變電站經濟運行全枚舉法

關鍵詞：變壓器變電站經濟運行全枚舉法

0 引言

0 引言

當今世界“能源的發展是以電力為中心的”，電力應用于國民生產及生活的各個領域，但是在自身運行時，會產生非常大的損耗。所以使得既是重要的能源生產部門，還是耗能大戶，因此降低電力系統損耗是節約能源的重要方法。

當今世界“能源的發展是以電力為中心的”，電力應用于國民生產及生活的各個領域，但是在自身運行時，會產生非常大的損耗。所以使得既是重要的能源生產部門，還是耗能大戶，因此降低電力系統損耗是節約能源的重要方法。

1 研究變電站經濟運行的意義[1-5]

1 研究變電站經濟運行的意義[1-5]

作為變壓、功率傳輸的重要設備變壓器，雖然效率高達96~99.7%，但仍要產生一定的有功功率損耗和無功功率損耗，特別在電力系統中從發電、供電、到用電要有3~5次變壓過程，加之整個系統中用到了眾多的大容量變壓器，使得發電量的10%左右都被變壓器給損耗掉了，這個損耗約是整個系統線路損耗的50%左右，是農村電網損耗60~70%，相當驚人，就意味著變電站經濟運行就是降低變壓器電能損耗。通過對現有變壓器改造和更新、研發，采用經濟調度方式，最終實現變壓器高效率經濟運行。

作為變壓、功率傳輸的重要設備變壓器，雖然效率高達96~99.7%，但仍要產生一定的有功功率損耗和無功功率損耗，特別在電力系統中從發電、供電、到用電要有3~5次變壓過程，加之整個系統中用到了眾多的大容量變壓器，使得發電量的10%左右都被變壓器給損耗掉了，這個損耗約是整個系統線路損耗的50%左右，是農村電網損耗60~70%，相當驚人，就意味著變電站經濟運行就是降低變壓器電能損耗。通過對現有變壓器改造和更新、研發，采用經濟調度方式，最終實現變壓器高效率經濟運行。

變壓器的結構材質有很大不同，有的是冷軋硅鋼片，有的是熱軋硅鋼片，還有的是新型節能的，而在我國現行的電網中正是各種類型，各種技術特性的變壓器更替期，處于混合狀態，并且大部分都是依靠習慣性認識或做法選擇運行方式。以至于在某些情況下不但不經濟反而浪費電能。針對現有情況要在對已有的設備進行合理充分利用的基礎上，借助對變壓器運行位置的優化組合，一方面，實現安全運行和高質量供電，另一方面，改善變壓器的運行條件，來實現變壓器的經濟運行，進而實現變電站經濟運行。

變壓器的結構材質有很大不同，有的是冷軋硅鋼片，有的是熱軋硅鋼片，還有的是新型節能的，而在我國現行的電網中正是各種類型，各種技術特性的變壓器更替期，處于混合狀態，并且大部分都是依靠習慣性認識或做法選擇運行方式。以至于在某些情況下不但不經濟反而浪費電能。針對現有情況要在對已有的設備進行合理充分利用的基礎上，借助對變壓器運行位置的優化組合，一方面，實現安全運行和高質量供電，另一方面，改善變壓器的運行條件，來實現變壓器的經濟運行，進而實現變電站經濟運行。

2 變電站經濟運行與控制一體化

2 變電站經濟運行與控制一體化

電力系統供電時，變電站的電壓會隨著電力系統運行狀態和負荷的變化而變化，為保證供電質量就要進行調壓。目前變電站所普遍采用的調壓手段是有載調壓變壓器和補償電容器，通過調節變壓器的分接頭、投切電容器組來實現調整電壓和降低損耗的目的。還現場投運了根據變電站采集的運行狀態數據和利用變電站運行狀態九區圖，來實現對電壓和無功的控制的電壓和無功微機實時控制系統[6]，或微機電壓無功綜合控制裝置[7]。

電力系統供電時，變電站的電壓會隨著電力系統運行狀態和負荷的變化而變化，為保證供電質量就要進行調壓。目前變電站所普遍采用的調壓手段是有載調壓變壓器和補償電容器，通過調節變壓器的分接頭、投切電容器組來實現調整電壓和降低損耗的目的。還現場投運了根據變電站采集的運行狀態數據和利用變電站運行狀態九區圖，來實現對電壓和無功的控制的電壓和無功微機實時控制系統[6]，或微機電壓無功綜合控制裝置[7]。

電網的負荷特別在農村電網波動幅度特別大。為保證供電質量，我們通常會在變電站并聯運行兩臺以上（包含兩臺）變壓器。但是，當電網中的負荷變小時，鐵芯損耗在變壓器總損耗中占很大比例。如果能保證部分變壓器不過負荷，而切除部分變壓器，鐵芯損耗可大大減少，變壓器總損耗也會減少，起到降損節能的重要作用。正是考慮到這些因素，人們對變壓器分接頭位置和變壓器經濟運行之間的關系進行了深入研究，其成果變壓器投退的臨界電流和功率的解析表達式[8-9]，已被廣泛應用。

電網的負荷特別在農村電網波動幅度特別大。為保證供電質量，我們通常會在變電站并聯運行兩臺以上（包含兩臺）變壓器。但是，當電網中的負荷變小時，鐵芯損耗在變壓器總損耗中占很大比例。如果能保證部分變壓器不過負荷，而切除部分變壓器，鐵芯損耗可大大減少，變壓器總損耗也會減少，起到降損節能的重要作用。正是考慮到這些因素，人們對變壓器分接頭位置和變壓器經濟運行之間的關系進行了深入研究，其成果變壓器投退的臨界電流和功率的解析表達式[8-9]，已被廣泛應用。

目前變電站變壓器經濟運行和電壓無功綜合控制是相互的獨立的系統并存在電網中。調度中心控制變壓器經濟運行，變電站運行電壓無功綜合控制裝置。事實上我們可以根據SCADA系統采集到的運行參數，將原本獨立并存的兩個系統合而為一，使得變電站的一體化的經濟運行與控制得以實現，而且還幾乎不用增加硬件設施。只是一體化后，變壓器經濟運行和電壓無功控制算法與獨立并存時各個系統的算法會有所不同。

目前變電站變壓器經濟運行和電壓無功綜合控制是相互的獨立的系統并存在電網中。調度中心控制變壓器經濟運行，變電站運行電壓無功綜合控制裝置。事實上我們可以根據SCADA系統采集到的運行參數，將原本獨立并存的兩個系統合而為一，使得變電站的一體化的經濟運行與控制得以實現，而且還幾乎不用增加硬件設施。只是一體化后，變壓器經濟運行和電壓無功控制算法與獨立并存時各個系統的算法會有所不同。

3 變電站經濟運行與控制的數學建模

3 變電站經濟運行與控制的數學建模

現以農網35kV變電站（雙繞組并聯運行的變電站）為例，進行分析，此分析可適用三繞組變電站。

現以農網35kV變電站（雙繞組并聯運行的變電站）為例，進行分析，此分析可適用三繞組變電站。

見圖3-1所示有NT臺雙繞組主變與NC組并聯補償電容器。問題：在現有負荷水平，并滿足功率因數、電壓質量、主變容量限制等約束條件下，要使功率損耗達到最小，NT臺主變分接頭的位置、主變的投退方式和電容器組的投切量，該如何取值。如果所有約束條件實在無法都滿足，則選擇其中最優方案。

見圖3-1所示有NT臺雙繞組主變與NC組并聯補償電容器。問題：在現有負荷水平，并滿足功率因數、電壓質量、主變容量限制等約束條件下，要使功率損耗達到最小，NT臺主變分接頭的位置、主變的投退方式和電容器組的投切量，該如何取值。如果所有約束條件實在無法都滿足，則選擇其中最優方案。

圖3-1所示，等值電路歸算到低壓側參數為[10]：

圖3-1所示，等值電路歸算到低壓側參數為[10]：

RTi=(Ω)(3.1)

RTi=(Ω)(3.1)

XTi=(Ω)(3.2)

XTi=(Ω)(3.2)

YTi==-j(S) (3.3)

YTi==-j(S) (3.3)

g0Ti=×10-3(S) (3.4)

g0Ti=×10-3(S) (3.4)

b0Ti=××10-3(S) (3.5)

b0Ti=××10-3(S) (3.5)

y0Ti=g0Ti-jb0Ti(S) (3.6)

y0Ti=g0Ti-jb0Ti(S) (3.6)

其中Pki──第i臺主變短路損耗值（kW）；Vki%── 第i臺主變短路電壓百分比；I0Ti%──第i臺主變空載電流百分比；P0Ti──第i臺主變空載損耗值（kW）；SNi──第i臺主變容量值（MVA）；V2N── 第i臺主變低壓側額定電壓（kV）。

其中Pki──第i臺主變短路損耗值（kW）；Vki%── 第i臺主變短路電壓百分比；I0Ti%──第i臺主變空載電流百分比；P0Ti──第i臺主變空載損耗值（kW）；SNi──第i臺主變容量值（MVA）；V2N── 第i臺主變低壓側額定電壓（kV）。

并聯運行的所有主變變比相同，計算公式：

并聯運行的所有主變變比相同，計算公式：

V1t=xtiV1ti（kV）（3.7）

V1t=xtiV1ti（kV）（3.7）

xti =1 （3.8）

xti =1 （3.8）

kt=（3.9）

kt=（3.9）

式中，Nt――主變分接頭的數目；V1ti――分接頭第i個檔位對應的電壓（kV）；V1t――所選擇的分接頭檔位對應的電壓（kV）；xti――其中i=1，2，……，Nt；0-1邏輯變量，其對應主變分接頭檔位，xti=1表示選中第i個檔位，xti=0表示第i個檔位未選中，為了保證在一個決策方案中只有一個檔位被選中，須滿足式（3.8）；kt――所選變壓器的變化。

式中，Nt――主變分接頭的數目；V1ti――分接頭第i個檔位對應的電壓（kV）；V1t――所選擇的分接頭檔位對應的電壓（kV）；xti――其中i=1，2，……，Nt；0-1邏輯變量，其對應主變分接頭檔位，xti=1表示選中第i個檔位，xti=0表示第i個檔位未選中，為了保證在一個決策方案中只有一個檔位被選中，須滿足式（3.8）；kt――所選變壓器的變化。

歸算到高壓側的變壓器參數：

歸算到高壓側的變壓器參數：

YT=xTiYTi=GT+jBT(S)(3.10)

YT=xTiYTi=GT+jBT(S)(3.10)

ZT==-j=RT+jXT(Ω)(3.11)

ZT==-j=RT+jXT(Ω)(3.11)

yT=xTiy0Ti=g0T+jb0T(S) (3.12)

yT=xTiy0Ti=g0T+jb0T(S) (3.12)

xTi≠0(3.13)

xTi≠0(3.13)

式中，xTi（i =1，2，……，NT）是0-1邏輯變量，其與并聯的變壓器對應，xTi=1則第i臺主變投入運行，xTi=0則第i臺主變退出運行，必需滿足式（3.13），使得在決策方案中至少有一個主變運行；NT

式中，xTi（i =1，2，……，NT）是0-1邏輯變量，其與并聯的變壓器對應，xTi=1則第i臺主變投入運行，xTi=0則第i臺主變退出運行，必需滿足式（3.13），使得在決策方案中至少有一個主變運行；NT

無功補償量（并聯電容器組）：

無功補償量（并聯電容器組）：

Qc=xCiQCi（Mvar） （3.14）

Qc=xCiQCi（Mvar） （3.14）

式中，QCi為第i組電容器的容量， xCi（i=1，2，……，NC）是0-1邏輯變量，其相對應的是并聯電容器組，xCi代表第i組電容器的運行狀態，其中邏輯0代表退出運行，邏輯1則代表投入運行。

式中，QCi為第i組電容器的容量， xCi（i=1，2，……，NC）是0-1邏輯變量，其相對應的是并聯電容器組，xCi代表第i組電容器的運行狀態，其中邏輯0代表退出運行，邏輯1則代表投入運行。

變壓器的功率損耗：

變壓器的功率損耗：

=P+jQ=RT+jXT+g0TVS2-jb0TVS2(MVA) （3.15）

=P+jQ=RT+jXT+g0TVS2-jb0TVS2(MVA) （3.15）

變壓器串聯支路首端功率：

變壓器串聯支路首端功率：

=PS+jQS=PL+j(QL-QC)+RT+jXT(MVA)（3.16）

=PS+jQS=PL+j(QL-QC)+RT+jXT(MVA)（3.16）

變壓器低壓側歸算至高壓側的電壓為：

變壓器低壓側歸算至高壓側的電壓為：

V'L=（kV）(3.17)

V'L=（kV）(3.17)

變壓器低壓側電壓為：

變壓器低壓側電壓為：

VL=（kV） （3.18）

VL=（kV） （3.18）

設并聯電容器組、變壓器分接頭、變壓器所對應的0-1邏輯變量向量是：

設并聯電容器組、變壓器分接頭、變壓器所對應的0-1邏輯變量向量是：

XC=[xC1，xC2，……xCNC]

XC=[xC1，xC2，……xCNC]

Xt=[xt1，xt2，……xtNt]

Xt=[xt1，xt2，……xtNt]

XT=[xT1，xT2，……xTNT]

XT=[xT1，xT2，……xTNT]

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綜上可知，XC，Xt，XT與（3.15）中的有功損耗、（3.18）變壓器低壓側電壓均是函數關系。因此，為可以用以下的組合優化問題描述變電站經濟運行與控制：

綜上可知，XC，Xt，XT與（3.15）中的有功損耗、（3.18）變壓器低壓側電壓均是函數關系。因此，為可以用以下的組合優化問題描述變電站經濟運行與控制：

obj.P(xT，xC，xt)

obj.P(xT，xC，xt)

s.t.VLmin≤VL(XT，XC，Xt)≤VLmaxxTi≠0xti=1XT，XC，Xt∈0，1

s.t.VLmin≤VL(XT，XC，Xt)≤VLmaxxTi≠0xti=1XT，XC，Xt∈0，1

需要時還可加入對主變不過負荷和無功補償量（通過功率因數）的約束。

需要時還可加入對主變不過負荷和無功補償量（通過功率因數）的約束。

當因為低壓側電壓允許的上下界差值較小，調整無法滿足要求時，用如下優化模型：

當因為低壓側電壓允許的上下界差值較小，調整無法滿足要求時，用如下優化模型：

obj.minVL(xT，xC，xt)-V，V（xT，xC，xt）-V

obj.minVL(xT，xC，xt)-V，V（xT，xC，xt）-V

s.t.xTi≠0xti=1 (3.20)XT，XC，Xt∈0，1

s.t.xTi≠0xti=1 (3.20)XT，XC，Xt∈0，1

最接近最優電壓約束的決策方案。

最接近最優電壓約束的決策方案。

式（3.19）和式（3.20）所示的優化問題是0-1組合優化問題，XT，XC，Xt的全部排列組合方案數目是：

式（3.19）和式（3.20）所示的優化問題是0-1組合優化問題，XT，XC，Xt的全部排列組合方案數目是：

N=Nt×× （3.21）

N=Nt×× （3.21）

一般采用傳統的諸如0-1整數規劃的分支定界法和現代的模擬退火算法[11]、遺傳算法[12-13]等求解0-1組合優化問題。如果問題規模比較大，求解會十分困難，還可能得不到最優解。其實式（3.21）組合數目不大，因此采用十分有效的全權舉方法求解，保證能夠得到全局最優解。

一般采用傳統的諸如0-1整數規劃的分支定界法和現代的模擬退火算法[11]、遺傳算法[12-13]等求解0-1組合優化問題。如果問題規模比較大，求解會十分困難，還可能得不到最優解。其實式（3.21）組合數目不大，因此采用十分有效的全權舉方法求解，保證能夠得到全局最優解。

4 全枚舉模塊流程

4 全枚舉模塊流程

全枚舉法模塊的流程圖如圖3-2所示。

全枚舉法模塊的流程圖如圖3-2所示。

參考文獻：

參考文獻：

[1]胡景生.變壓器經濟運行.北京:中國電力出版. 1999.

[1]胡景生.變壓器經濟運行.北京:中國電力出版. 1999.

[2]趙學文.變電站變壓器經濟運行實時控制系統的設計及研究.西安:西安交通大學碩士學位論文.2001.

[2]趙學文.變電站變壓器經濟運行實時控制系統的設計及研究.西安:西安交通大學碩士學位論文.2001.

[3]黃向前.淺談變電所內變壓器的經濟運行.電網技術.2000，24(3):66~69.

[3]黃向前.淺談變電所內變壓器的經濟運行.電網技術.2000，24(3):66~69.

[4]石新春，朱曉榮，楊梅玲.變壓器運行方式優化計算機輔助設計.電力情報.1999.2:13~17.

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[5]高升，魯栗.變電站變壓器經濟運行方式的研究.計算技術與自動化.2001，20(4):28~31.

[5]高升，魯栗.變電站變壓器經濟運行方式的研究.計算技術與自動化.2001，20(4):28~31.

[6]孫淑信.變電站微機檢測與控制.北京:水利電力出版社，1995.

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[7]黃益莊.變電站微機電壓無功綜合控制裝置.北京: 中國電力出版社，2000.

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[8]吳安官，倪保珊.電力系統線損.北京:中國電力出版社，1996.

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[9]廖學琦.線損理論計算與管理.北京:中國電力出版社.

[9]廖學琦.線損理論計算與管理.北京:中國電力出版社.

[10]陳珩.電力系統穩態分析.北京:水利電力出版社，1995.

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[11]Kirkpartick S，Gelatt C D，Vecchi M P.Science，1983，200：671.

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[12]邢文訓，謝金星.現代優化計算方法.北京:清華大學出版社，1999.

[12]邢文訓，謝金星.現代優化計算方法.北京:清華大學出版社，1999.

[13]熊信銀，吳耀武.遺傳算法及其在電力系統中的應用.武漢:華中科技大學出版社，2002.

[13]熊信銀，吳耀武.遺傳算法及其在電力系統中的應用.武漢:華中科技大學出版社，2002.

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綜上可知，XC，Xt，XT與（3.15）中的有功損耗、（3.18）變壓器低壓側電壓均是函數關系。因此，為可以用以下的組合優化問題描述變電站經濟運行與控制：

綜上可知，XC，Xt，XT與（3.15）中的有功損耗、（3.18）變壓器低壓側電壓均是函數關系。因此，為可以用以下的組合優化問題描述變電站經濟運行與控制：

obj.P(xT，xC，xt)

obj.P(xT，xC，xt)

s.t.VLmin≤VL(XT，XC，Xt)≤VLmaxxTi≠0xti=1XT，XC，Xt∈0，1

s.t.VLmin≤VL(XT，XC，Xt)≤VLmaxxTi≠0xti=1XT，XC，Xt∈0，1

需要時還可加入對主變不過負荷和無功補償量（通過功率因數）的約束。

需要時還可加入對主變不過負荷和無功補償量（通過功率因數）的約束。

當因為低壓側電壓允許的上下界差值較小，調整無法滿足要求時，用如下優化模型：

當因為低壓側電壓允許的上下界差值較小，調整無法滿足要求時，用如下優化模型：

obj.minVL(xT，xC，xt)-V，V（xT，xC，xt）-V

obj.minVL(xT，xC，xt)-V，V（xT，xC，xt）-V

s.t.xTi≠0xti=1 (3.20)XT，XC，Xt∈0，1

s.t.xTi≠0xti=1 (3.20)XT，XC，Xt∈0，1

最接近最優電壓約束的決策方案。

最接近最優電壓約束的決策方案。

式（3.19）和式（3.20）所示的優化問題是0-1組合優化問題，XT，XC，Xt的全部排列組合方案數目是：

式（3.19）和式（3.20）所示的優化問題是0-1組合優化問題，XT，XC，Xt的全部排列組合方案數目是：

N=Nt×× （3.21）

N=Nt×× （3.21）

一般采用傳統的諸如0-1整數規劃的分支定界法和現代的模擬退火算法[11]、遺傳算法[12-13]等求解0-1組合優化問題。如果問題規模比較大，求解會十分困難，還可能得不到最優解。其實式（3.21）組合數目不大，因此采用十分有效的全權舉方法求解，保證能夠得到全局最優解。

一般采用傳統的諸如0-1整數規劃的分支定界法和現代的模擬退火算法[11]、遺傳算法[12-13]等求解0-1組合優化問題。如果問題規模比較大，求解會十分困難，還可能得不到最優解。其實式（3.21）組合數目不大，因此采用十分有效的全權舉方法求解，保證能夠得到全局最優解。

4 全枚舉模塊流程

4 全枚舉模塊流程

全枚舉法模塊的流程圖如圖3-2所示。

全枚舉法模塊的流程圖如圖3-2所示。

參考文獻：

參考文獻：

[1]胡景生.變壓器經濟運行.北京:中國電力出版. 1999.

[1]胡景生.變壓器經濟運行.北京:中國電力出版. 1999.

[2]趙學文.變電站變壓器經濟運行實時控制系統的設計及研究.西安:西安交通大學碩士學位論文.2001.

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[3]黃向前.淺談變電所內變壓器的經濟運行.電網技術.2000，24(3):66~69.

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[4]石新春，朱曉榮，楊梅玲.變壓器運行方式優化計算機輔助設計.電力情報.1999.2:13~17.

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[5]高升，魯栗.變電站變壓器經濟運行方式的研究.計算技術與自動化.2001，20(4):28~31.

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[6]孫淑信.變電站微機檢測與控制.北京:水利電力出版社，1995.

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[7]黃益莊.變電站微機電壓無功綜合控制裝置.北京: 中國電力出版社，2000.

[7]黃益莊.變電站微機電壓無功綜合控制裝置.北京: 中國電力出版社，2000.

[8]吳安官，倪保珊.電力系統線損.北京:中國電力出版社，1996.

[8]吳安官，倪保珊.電力系統線損.北京:中國電力出版社，1996.

[9]廖學琦.線損理論計算與管理.北京:中國電力出版社.

[9]廖學琦.線損理論計算與管理.北京:中國電力出版社.

[10]陳珩.電力系統穩態分析.北京:水利電力出版社，1995.

[10]陳珩.電力系統穩態分析.北京:水利電力出版社，1995.

[11]Kirkpartick S，Gelatt C D，Vecchi M P.Science，1983，200：671.

[11]Kirkpartick S，Gelatt C D，Vecchi M P.Science，1983，200：671.

[12]邢文訓，謝金星.現代優化計算方法.北京:清華大學出版社，1999.

[12]邢文訓，謝金星.現代優化計算方法.北京:清華大學出版社，1999.

[13]熊信銀，吳耀武.遺傳算法及其在電力系統中的應用.武漢:華中科技大學出版社，2002.

篇(3)

論文摘要：基于新時期我國水利事業的快速發展和對人才要求的提高，如何深化水利工程專業實訓教學改革，提高學生的崗位職業能力，適應行業發展的變化要求，是本文探討的主要內容。通過以水利職教集團為依托，緊密聯系行業企業，穩定校外實習資源，改善校內實訓條件，建立仿真實訓，能夠取得較好實訓教學效果，更好地提高學生職業能力。

我國在“十二五”規劃中明確提出，要將水利作為國家基礎設施建設的優先領域，并將水利提升到關系經濟安全、生態安全、國家安全的戰略高度，提出水利具有很強的公益性、基礎性、戰略性。新時期我國將著力加強中小河流治理、小型水庫除險加固、山洪災害非工程措施建設和小型農田水利建設。水利建設事業迎來新的機遇和挑戰。為了更好地服務新時期水利事業，培養面向水利行業生產、建設、服務和管理第一線需要的高等技術應用性人才，[1]水利工程專業應進一步加強實訓教學改革，使理論與實踐深度融合，提高學生的實踐技能，提升學生的就業能力。

一、高職水利工程專業實訓教學現存問題

高職水利工程專業是以培養掌握中小型水利工程設計能力、水利工程施工技術應用能力、水利工程運行管理能力為核心的高級技術應用型人才為目標。實踐教學是實現水利高等職業技術人才培養目標的主要教學內容之一。

由于水利工程的季節性、復雜性、建筑物材料多樣性以及水流的不確定性、不穩定性等，并且工程建設周期長，施工技術復雜，質最要求高，工期限制嚴格以及工作環境艱苦、不安全因素相對較多等特點，[2]給實訓教學帶來很多問題。隨著社會市場經濟的快速發展，造成社會向在校大學生提供實習條件的概念淡化，而目前我國沒有法律或法規明確規定企業、事業單位必須向學校提供實習條件的義務。因此企業對接待在校大學生實習普遍持一種較為消極的態度，擔心實習會影響正常的生產、管理以及出現人身、設備等方面安全事故及生產技術等秘密外泄。[3]其次，校內實訓場所有限，經費投入不足，實訓場景不能滿足學生職業技能提高的需求。另外，學校實訓指導教師相對短缺，水利工程專業建設過程復雜，考慮到學生的安全與管理隱患，使校外實訓往往只能走馬觀花地參觀，實訓效果不能達到教學要求。但是，用人單位在挑選人才時對學生的實踐動手能力、從事相關專業的工作經驗方面提出了更高要求，而社會和企業卻未能夠給學校和學生提供相應的實習和積累工作經驗的條件，學生畢業時面臨著巨大的就業競爭壓力。

二、實訓教學改革與實踐

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中指出：職業教育應建立健全政府主導、行業指導、企業參與的辦學機制，制定促進校企合作辦學法規，推進校企合作制度化。因此深化水利工程專業實訓教學改革既符合高職教育的培養要求，也符合新時期水利行業發展的要求。

1.校外實訓改革

由于新時期水利建設將要著重解決河流治理、農田水利工程建設、水土保持、新農村供水安全等，涉及水利、農業、國土資源、市政等多個部門和行業，校外實訓只是學校一頭熱的狀況不能滿足學生提高職業能力的培養要求。因此，在由政府主導、行業指導和企業參與下，通過成立職業教育集團，加強校企合作，使校外實習有穩定資源和更多實訓場地，有效增強學生的實訓能力。例如2005年寧夏水利電力工程學校、2008年黃河水利職業技術學院、2010年廣西水利電力職業技術學院等水利院校與行業企業和事業單位合作，分別成立了水利水電職業教育集團。職教集團成員包括省級、市級、縣級的水利工程設計、工程施工、工程管理等企事業單位，參與層次為“共享”、“共建”、“雙贏”的長效互動機制。從而使學生的校外實訓得到更好的保障，為學生在企事業單位的對口崗位提供更多的鍛煉實訓平臺，避免了以往實訓工地少學生人數多效果差的狀況，學生能夠更好地深入企業進行各種水利工程實訓和頂崗實習，并在實習過程中和合作企業建立良好的關系，提高了學生的職業技能和畢業生就業率。

2.校內實訓改革

由于加強河流治理以及水庫除險加固和小型農田水利建設是新時期水利工作的重點，而水利水電工程一般具有“工程規模大、建設周期長、技術難度大、型式不重復”的特點，使學生到校外現場實習出現許多“盲點”，如看不到工程全部和一些施工過程、地下輪廓、多種水流現象及各種工程型式。而一些水工建筑物運行關鍵時間與學生到校外實習時間形成“時間差”，比如溢洪道泄洪和水閘蓄放水、泵站提水等是根據水利防洪除害興利的要求運行的。水利工程的校內實訓教學改革正是為了彌補工程現場實習的不足，具有很強的互補性。

（1）計算機虛擬仿真模擬實訓教學。計算機仿真模擬實訓是用實時運行的動態數學模型代替真實工程場景進行教學實訓，使學生不到現場就能了解復雜的水流運動形態、水工建筑物運行模式，是一種多通道綜合作用的實訓教學方法。特別是三維虛擬仿真實訓可以仿真再現工作流程和程序，讓學生在工作過程中理順工作流程、規范工作程序。[4]如基于工程爆破施工的特殊性，采用開發模擬軟件，根據爆破的基本原理，利用現代計算機技術，進行參數設計，通過設定不同的參數，模擬各種爆破。另外仿真能夠再現工作重點、難點，鍛煉和提高學生的崗位技能。例如水庫除險加固實訓中溢洪道的加固，根據來水情況進行溢洪道泄洪過程仿真，通過比較模擬的不同來水方案，使學生掌握選用溢洪道堰頂高程、消能建筑物型式方案的方法，有效提高實訓教學效果。同時虛擬仿真實訓能夠緊貼生產實際，比如水庫除險加固工程中的高邊坡支護模擬實訓、河流演變模擬實訓、潰壩模擬實訓、噴灌、微灌等技術模擬實訓等，使實訓教學效果更加明顯，讓學生在就業之前已經具備了“工作經驗”，提高就業率和就業質量。

（2）仿真模型實訓教學。由于水利工程建筑物類型各異、地點分散，施工過程不可再現，建設周期長、學生現場實習看不到施工過程而且很難動手，同時水利工程的許多運行管理也不允許學生等外來人員實際操作。因此把水利工程搬進校園，按照“真實、可動、可測、綜合”的實訓標準，根據能力培養的要求，建成栩栩如生的仿真水工建筑物模型，如模擬水利樞紐、施工導截流、水閘或泵站的運行管理和農田水利工程中渠系建筑物涵洞、虹吸管、渡槽的布置實訓以及滲流觀測、泄流能力觀測、水文測驗、水力發電等實訓項目。并且與專業實訓內容相關的系列課程實施現場開放性教學，學生實訓時可以逐項重復進行訓練，提高學生的實踐能力，更好地達到“教、學、做”一體化教學效果。

3.校外實訓教學模式改革

由于水利工程設計、施工、管理等單位的實習場地有限，學生數量過多時容易造成擁擠，實習的效果往往不夠理想。為此，依托水利水電職教集團的平臺，采取集中實習與分散實習相結合的實訓方式，將實習的學生以實習小組的形式分散到多個企業，根據企業的生產場地大小安排相應數量的學生去實習，并由企業兼職教師與實訓教師共同指導，可取得較好的實習效果。

另外，水利工程大多是秋冬季開工，這時期生產單位急需大量的技術人員，為此，實訓教學計劃靈活性調整，與企業需求相匹配，使教學服務于生產。[5]比如在第1、3、5學期的寒假前兩周開始，至寒假后兩周至三周結束，這期間正是冬修水利工程，可以安排工程測量、工程制圖、小型渠道施工、水庫和堤防除險加固等實訓教學環節，而第2、4學期的暑假可安排防洪除澇、水泵站運行管理、灌區管理等實訓教學。通過這樣的調整，既鞏固和夯實學生對剛剛學習完的理論知識的理解和掌握，又提高了學生的實踐能力，同時滿足了生產單位的用人要求，產生社會效益，達到“工學結合、校企合作” 雙贏目的。

4.“雙師型”教師培養改革

水利工程專業的高職教育是以培養水利水電高級技術應用性人才為目標，這就要求專業教師必須是理論扎實、教學出色、技能精湛的“雙師型”。為此有計劃地選送中青年教師到水利水電職教集團的知名企業、生產部門進行專項培訓或生產鍛煉，教師參與相關水電企業的科技研發項目，跟蹤最新技術發展，了解生產一線的新技術、新工藝應用的實際情況，同時聘請合作企業的水利水電行業專家和有經驗的工程技術人員作為兼職教師，講授“建筑施工技術”、“施工組織與管理”、“招投標與合同管理”等實踐性強的課程，用豐富的實踐經驗進行案例教學，指導學生的理論與技能學習，并與學生一起分享他們的工作經驗，對學生學習和掌握理論知識和實踐技能更為直接、有效。通過“請進來”與“走出去”相結合，使專業教師積累工作經驗，提高實踐能力，有力提高“雙師型”教師的綜合素質。

三、結語

實訓教學是培養高級技能應用性人才的基本條件。新時期隨著水利事業的快速發展，水利工程專業的實訓教學改革必須與時俱進。綜上所述，通過依托水利行業的支持，深化校企合作的長效機制，完善校內外實訓教學條件，營造仿真實訓場所模擬水利工程職業環境，運用現代技術虛擬仿真，加強“雙師型”教師隊伍的建設，能夠較好地提高實訓教學效果。

參考文獻

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[3]林海濤，唐忠鋒，凌新龍[J].廣西輕工業，2009，(9):187-188.

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現代職業教育體系的一個重要內涵體現就是中職教育和高職教育的有效銜接，這是按照社會發展對技能型人才類型及層次可持續發展的要求，通過建立對口單招或聯合辦學等一系列符合職業教育發展的方式，來推進高職、拉動中職的健康持續發展。根據教育規劃綱要和《教育部關于推進中等和高等職業教育協調發展的指導意見》的要求，建立中等和高等職業教育協調發展的現代職業教育體系勢在必行，也是近幾年來職業教育改革的熱點。廣西職業教育根據《廣西壯族自治區教育中長期教育改革與發展規劃綱要（2010―2020年）》及廣西教育廳《關于加快發展五年制高等職業教育的意見》等系列文件精神，各高職院校根據區域經濟和辦學特色，與縣級中專從專業、課程、師資等多方面開展中高職有機銜接。“中高職銜接‘2+3’合作辦學模式是在五年貫通制的‘3+2’模式基礎上發展衍生出來的創新模式。”中高職銜接作為搭建現代職業教育體系的實施路徑和重要載體，直接影響著高職教育的人才培養質量。

一、中高職銜接“2+3”合作辦學模式基本思路與實踐

中高職銜接“2+3”合作辦學模式是通過中高職專業寬口徑對接，采取從學制與教學內容上契合中高職人才培養定位的一種人才培養模式。中高職簽訂辦學協議，以專業對接為主，共同統籌人才培養規格、層次以及學制等；將學習劃分為中職階段、高職階段，在完成中職相關專業學習2年后，參加高職自主招生的考核測試，轉入高等職業院校完成3年的專科學習，最后獲取專科畢業證。中高職銜接“2+3”合作辦學模式基本思路包括人才培養模式、一體化課程體系、實訓基地共建共享和師資隊伍的互培互訓。

1.構建“2+3”五年一貫制人才培養方案。中職和高職人才培養模式的不同點主要體現在培養目標和人才規格上；相同點在于中高職人才培養目標在理論上是一致的，都是為了培養社會所需要的技能型人才，這是由職業教育本身所決定的。銜接學制的設定取決于中職和高職教育的辦學實踐，在不斷開展的銜接實踐中，總結出相對于“3+3”、“3+2”的“2+3”分段式人才培養模式，優勢體現在：（1）“2+3”分段式人才培養模式是在“3+3”、“3+2”的分段模式的基礎上，結合高職人才培養的特點，改進學制，以更加匹配人才培養的需求和廣西職業教育發展的地域特點。在實施過程中，構建了兩段式分層培養的人才培養模式。第一階段是中職學習的2年，本階段重點不再是培養學生的一線生產能力和就業能力，而是以工作環境為依托，重點培養學生的核心能力和持續發展的能力。學生除了學習必修的專業基礎課和專業核心課，還需要學習足夠學時的文化素質課程；第二階段是高職培養的3年，教學做一體化以及工學結合的人才培養模式將重點培養學生的專業理論技能和實操技能。通過基于工作過程的項目化教學，學生全面接受專業核心崗位所需的各項技能訓練，達到知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的統一。當然，“2+3”并不是硬性劃分，2年必須由中職學校負責培養，3年必須由高職學校負責培養。在中職2年時間內，學生可以進行流動學習，比如中職實習實訓條件不夠完善的，可以委托高職院校完成學生的實踐性環節，畢業指導也可以在中職和高職教師的共同指導下完成。（2）“2+3”分段式人才培養模式更加明確中職人才培養目標，更加重視學生素質能力的教育和職業核心能力的培養，解決了學生畢業后就業與升學的矛盾，強調學生的長遠發展。從“2+3”分段式人才培養模式運行實施情況來看，減少了中職生崗位實訓的時間長度，保證了高職教育在中高職銜接過程中的主體地位，在一定程度上提升了學生的職業能力和就業競爭力。為充分體現“2+3”分段式人才培養模式的優勢，在制訂人才培養方案的過程中，中高職學校以課程建設為載體，結合行業企業的用人標準，發揮中職和高職教育的教?W優勢和資源優勢，包括教學條件、師資隊伍、實訓基地、實訓設備等，積極探索實現緊密銜接的人才培養模式的方法與措施。

2.優化中高職銜接的課程體系。實行一體化的課程設計是破解中高職協調發展難題的根本所在，也是實現職業教育系統培養技能型人才的關鍵之舉。目前中高職合作育人模式下，課程銜接出現重復和脫節。廣西水利電力職業技術學院在與中職多年合作辦學的基礎上，探索了一整套專業和課程一體化的頂層設計的基本思路，對人才培養的目標和定位進行統籌規劃，以實現中高職教育資源和智力資源的優勢互補，實現共贏。（1）縱橫對接，促進學生全面發展。縱向對接強調基礎課程的邏輯內化銜接；橫向對接強調專業核心課程的提升梯度銜接。中高職銜接的課程中基礎課程要保質保量，尤其是加強文化基礎教育，素質教育基礎課程要足量開出，保證教學內容的邏輯、理論的連貫性；中高職銜接的課程中，專業課程注重核心崗位工作任務的適用性和梯度區分，讓學生強化實操能力和創新能力的培養，并以第二課堂、技能競賽等形式促進學生職業能力的發展。學院在與藤縣中等專業學校合作辦學實踐中，尤其注重強化高職類專業供用電技術與中職類專業農業電氣化的縱向銜接合作，修訂了“2+3”中高職人才培養方案，更符合中高職教育教學現狀和人才培養規律；另外還加強與中職專業課程的橫向對接，從文化課拓展到德育教育、職業素質教育的有效銜接。（2）細化分階，強化專業核對課程的梯度。按照教育部“中等職業學校重點專業教學指導方案”以及《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄（2015年）》，找準中職和高職的專業和課程的銜接點，開發了專業目錄，吻合職業技能培養的梯度以及學習規律，將一個大的學習任務劃分為既遞進又關聯的小的學習點，分別在中職階段和高職階段完成。比如，中高職銜接的課程體系《網絡技術》課程學習，可以細化為：《計算機網絡技術》、《計算機網絡維護技術》、《網絡布線設計與施工》、《網絡安全技術》、《動態網頁設計》、《網絡工程》等6門課程，前3門可以作為一個課程包在中職階段實施，后3門作為重點在高職階段實施。以完成中職與高職的分階與梯度的區分，真正實現課程的邏輯與理論內容的銜接和難度的提升。（3）對接實訓，實現實訓過程共管。“2+3”分段式人才培養模式，縮短了中職學生的實訓時間，但關于實訓能力的學分、畢業要求等必須由雙方共同商定，實現過程共管。中職學生在進入高職學習的第一年，如何利用學習的時間，在學習專業課程的同時，進行必要的專業見習和技能訓練，以完成知識的遷移和提升。中職和高職院校對“2+3”分段式培養的學生要單獨制訂人才培養方案，以體現不同的要求。

3.實現教學資源和實訓基地共建共享。利用“互聯網+”技術，實現教學資源和實訓基地跨校跨區域的共建共享。廣西水利電力職業技術學院信息工程系運用技術優勢，突破中職和高職地域的距離，實現課程資源共享。依托超星教學綜合應用平臺，開發網絡教學資源，實現與合作辦學的中職共建《PHP+MySQL網站開發項目式教程》的數字資源課程網站，充分利用“互聯網+”技術，實現手機APP視頻遠程教學，受益教師和學生達1000人。深度的中職、高職和企業三方合作的項目正在嘗試，以實現優勢互補，達到多贏局面。中職和高職共建實訓基地，也可以借助互網聯平臺來實訓遠程共建共享。學院信息工程系與宜州職教中心合作共建了一個培訓交流室，以搭建師生的培訓和交流的平臺，每年為中職培養教師100人次，現在線上線下混合培養的方式，達到較為理想的效果；學院電力工程系與藤縣中等專業學校共建配電線路實訓場，顯著改善了農村電氣化專業的實訓條件。近期實訓基地接待了藤縣中等專業學校2016級農村電氣自動化專業共63名新生開展專業認知學習。

4.開展師資培訓和交流，實現師資隊伍互派互培。為深化合作，切實提升合作辦學的師資，打造雙師教學團隊，積極通過校外企業聘請兼職教師，擔任中職和高職階段認知實習項目，來提高師資隊伍的雙師比率。中職和高職之間通過互派互培，在實際教學中擔任教學任務，到對方學校進行跟班學習，形成“互聘互培，共建共享”機制。學院為了大力提升師資隊伍的教學能力，與合作學校骨干教師組成專業團隊，帶動專業教師隊伍整體素質的提升。機電一體化技術專業教師陸尚平博士指導中職學校教師申報發明專利、實用新型專利1項；機電系骨干教師對口幫扶指導教師科研項目與論文寫作，出版《農村中等職業學校數控專業技能教學特色化改革的剖析》等論文；與合作辦學的中職共同申報《上門簡易洗車自動裝置》水電學院科研項目一項。汽車工程系外派梁建和、周華新、鄧登云等廣西名師及教授前往武鳴中專、廣西第一工業職業技術學校等縣級職學校進行師資培訓。另外我院專業團隊到藤縣第一職業技術學校、金秀縣職業技術學校進行現場聽課、點評、示范，并開展專業教師一對一的幫扶指導，幫助中職教師進行8門課程的項目化改造，大大提升教師的業務水平和教育教學能力。

二、構建現代職業教育體系的長遠機制

1.建立“協同一體”的長遠機制。中等職業教育與高等職業教育同屬于職業教育系統，只是培養的人才層級不同。中職與高職是相對獨立，又是互相促進的關系。基于“協同”一體的理論基礎，中職和高職是相互促進，相互作用的，兩者之間有著共同的發展目標。職業教育的內生發展必然會促成兩者的合作辦學，集成合力共同促進兩者的人才培養質量的提高以及辦學水平的提升，大大拓寬了職業教育的內涵發展和多樣化人才培養的途徑。為了全面調動中高職銜接的教學資源，持續推進中高職銜接的工作，學院領導高度重視，學院成立中高職銜接工作領導小組，學院院長劉延明擔任組長。領導小組下設中高職銜接管理辦公室，負責具體對口幫扶的教學管理工作和學生管理等相關工作的協調管理。中高職銜接管理辦公室下設教學管理工作小組、學生管理工作小組和招生工作小組，保證合作辦學和對口幫扶工作順利開展。學院組織全體教職工認真學習會議精神，將對口幫扶工作列入學院綜合改革和“十三五”規劃的重點工作之中，與推進學院各項工作緊密結合，促進學院各項工作取得實質性、跨域式發展。學院這兩年對口單招的學生由原來的150人到2015年度的752人，可見學院在中高職銜接工作中起到的積極促進作用。近年來中高職銜接項目持續推進，全院專項資金投入400多萬元進行課程建設、交流合作以及實訓基地的項目建設，出版了25本教材，中職、高職和企業共同修訂8個專業人才培養方案；實現中高職銜接的專業100%覆蓋，現代職業教育體系的格局基本形成。結合學院的專業發展規劃和定位，重點發展電力類、機電類、建筑類等專業的銜接，進一步推廣和提升專業多樣化培養人才的途徑。

篇(5)

Philip與deVries(1957,1958)提出了描述土壤水熱耦合遷移的理論［9，10］，近二十年來，國內外學者對蒸發條件下土壤水熱遷移的耦合計算進行了廣泛的研究［11，12，13，14，15，16，17，18］.在二維土壤水熱遷移問題的研究方面，Jury和Bellantuoni(1976)發展了一個反映表面鋪蓋矩形巖塊的均勻田間土壤在溫度梯度下熱流和水汽運動的二維數學模型，結果發現，只有考慮包括溫度與熱傳導關系時，計算值才與實測值有很好的一致性［19，20］.Chung和Horton(1987)對地面采用部分覆蓋下的土壤水熱流動進行了數值試驗，但沒有田間實測資料的檢驗［21］.楊邦杰(1989)對土壤不均勻、地表平坦或起伏不平時的二維土壤蒸發過程的數值模型進行了研究［22］.SuiHongjian和ZengDechao等(1992)用數值模型對不同覆蓋下土壤溫度和水分動態進行了模擬［23］.

為了探討行間條帶覆蓋對夏玉米生長條件下的土壤水熱動態的影響，作者在北京通縣永樂店試驗站進行了田間試驗，并本著簡捷實用的原則，依據Philip和deVries(1957,1958)提出的土壤水熱流動理論和已有的研究成果，以夏玉米生長前期麥秸條帶覆蓋下的田間試驗為背景，建立了土壤二維水熱遷移的數值模型.

2田間試驗

2.1試驗布置田間玉米行間裸地的麥秸覆蓋寬度約30cm(玉米行距為60cm).覆蓋量相當于400kg/畝.在試驗小區內，沿覆蓋層中線、邊緣及無覆蓋的裸地設3個土壤溫度剖面，這3個剖面水平相距分別為15cm和10cm.剖面上測點埋深為5cm、10cm、20cm、30cm、50cm.在覆蓋層與土壤交界面處用曲管地溫計量測界面處的地表溫度，在對照區地表和覆蓋層表面采用直管溫度計測定溫度.用于測量土溫的鉑熱電阻安裝前均進行了率定.觀測時使用萬用表測定鉑熱電阻值，然后依據分度表及田間校正值擬合的標準曲線換算出相應的土壤溫度.中子管埋設在麥秸覆蓋層中線，水分動態由標定后的中子儀測量.

2.2試驗結果分析圖1反映了麥秸覆蓋層中線下土壤溫度隨時間的變化過程.圖2、

圖1覆蓋層中線下土壤剖面實測溫度(1993.7.3-7.4)

圖2覆蓋層邊緣下土壤剖面實測溫度(1993.7.3-7.4)

圖3距覆蓋層邊緣10cm處裸地土壤剖面實測溫度(1993.7.3-7.4)

圖3分別為覆蓋層邊緣下及距離覆蓋層邊緣10cm處裸地土壤剖面的溫度動態.此時夏玉米為苗期，其遮蔭作用很微弱，這樣只有覆蓋層對太陽輻射具有“屏蔽”作用.由圖3可見，在距覆蓋層邊緣10cm處的玉米幼苗附近，裸地溫度隨時間的變化幅度明顯大于覆蓋層中線以下地溫的變化幅度(圖1).因為裸地土壤較干燥，表面溫度可達到42℃以上，而在覆蓋層內的土壤表面，最高溫度約為32℃左右.從圖2可見，覆蓋層邊緣下土壤表層的溫度變化幅度明顯小于裸地(圖3)而大于覆蓋層中線下的溫度變幅(圖1).此外，地溫動態的觀測表明，隨著深度增加，土壤溫度變幅減小，增加了相位滯后，這是土壤一個周期溫度波的典型傳播.

圖4為條帶覆蓋、全覆蓋與無覆蓋土壤表面的溫度變化過程圖，圖示表明，條帶覆蓋條件下土表溫度介于全覆蓋和無覆蓋之間，它與無覆蓋相比，可起到降低表土水分蒸發的作用，但同時又較全覆蓋情況下的表土溫度高，有利于玉米出苗、生長.

圖5為條帶覆蓋、全覆蓋與無覆蓋條件下玉米最終產量比較圖，圖示明顯可見，條帶覆蓋的玉米產量最高，說明雖然與全覆蓋的覆蓋量(400kg/畝)相同，條帶覆蓋對節水、保墑，促進農業增產更加有效。麥秸覆蓋對節水保墑是有效措施，這一點早已被證實，但由于麥秸覆蓋會降低土壤溫度，對夏玉米前期生長是不利的。條帶覆蓋僅鋪設在作物行間，一方面可以減少行間土面的無效蒸發；另一

圖4不同處理土壤表面溫度

圖5不同覆蓋處理產量

方面，植株部分可以充分接受太陽輻射.在夏玉米生長后期，由于覆蓋層的壓實，對土壤通氣和熱狀況均有不良影響，而條帶覆蓋卻可免除，也許這就是條帶覆蓋產量較高的原因.所以，對于條播作物，這種覆蓋形式顯然是值得推薦的.

3數值模型的建立

3.1控制方程及數值格式夏玉米生長前期作物的根系吸水可以忽略，因此所研究的系統僅考慮土壤、覆蓋和大氣因素，由于田間麥秸覆蓋條帶是平行和空間上等距的，基于對稱性，只分析流動區域的一半即可［21］.

Philip和deVries(1957)提出了非穩定耦合的土壤水熱流動方程如下［21］：

C(T)/(t)=·(λT)-L·(Dθvθ)，(1)

(θ)/(t)=·(Kh)-(K)/(Z)，(2)

這里C是土壤體積熱容量(J/m·℃)，T是土壤溫度(℃)，t是時間(s)，λ是熱傳導度(W/m·℃)，L是汽化的體積潛熱(J/m)，θ是體積含水量(m/m)，Dθv是等溫水汽擴散度(m2/s)，K是水力傳導度(m/s),h為負壓(m)，Z為垂直距離，向下為正(m)，為梯度算子.

本文只在土壤表面考慮水汽對熱和水分傳輸的影響，不考慮地下水汽流動［21］，這樣方程(1)可寫成：

C(T)/(t)=·(λT)，(3)

方程(2)又可寫為：

(4)

Milly(1984)指出，在大多數土壤含水量情況下，土壤熱液體流動并不重要［13］，故(4)式可簡化為：

F(h)/(t)=·(Kh)-(K)/(Z).(5)

采用交替方向隱式(ADI)有限差分法離散方程(3)和(5)，則將二維問題降為一維問題來處理，ADI方程如下：

X方向隱式，Z方向顯式：

(6)(7)

Z方向隱式，X方向顯式：

(8)

(9)

式中上標代表時間，下標代表空間，i為行標記，j為列標記，F為容水度(m-1).

因為方程(6)到(9)中的系數依賴于變量本身，所以方程為非線性的.本文采用顯式線性化，即以前一時間步的值來近似方程(6)到(9)中的系數.經整理，方程(6)至(9)可寫成：

式中：

.式(10)至(13)均為三對角方程，結合邊界條件，用追趕法求解.內部結點的系數由相鄰結點的算術平均值來確定.

3.2上邊界條件的確定在有限差分法中有效地處理通量邊界條件是最困難的部分［21］.在本文中，熱流問題的頂部和底部邊界為Dirichlet條件.熱流和水流的左、右邊界使用Neumann條件，亦即沒有流動的邊界條件.對于水流問題，其頂部邊界使用非零通量的Neumann條件，底部為Dirichlet條件.

在未覆蓋的裸土表面和覆蓋層與土壤層的界面上，水流問題的Neumann條件由以下公式確定［21］：

Ebs=(Ho-Ha)/(1000ra),(14)

Ebs=(Ho-Ha)/〔(1000(ra+rm)〕,(15)

式中Ebs和Ems分別為裸土和有覆蓋的土壤表面的蒸發通量(m/s)，Ho為土壤表面空氣的絕對濕度(kg/m)，Ha為土壤表面之上空氣的絕對濕度(kg/m),ra是土壤表面和其上空氣之間的空氣動力學邊界層阻力(s/m).rm是覆蓋層的水分擴散阻力(s/m).

Ho和ra的計算公式為［21］

Ho=H*oexp〔h1/46.97(Ts+273.16)〕,(16)

ra=〔ln(2.0/Zo)〕2/(0.16Ws),(17)

這里H*o是在土壤表面溫度時的飽和溫度(kg/m)，h1是土壤表面的負壓(m)，Zo是粗糙度長度(m)，Ws是風速(m/s).

空氣的絕對濕度Ha和在土壤表面溫度時的飽和濕度H*o由下式計算［21］：

Ha=1.323exp〔17.27Td/(Td+237.3)〕/(Ta+273.16),(18)

H*o=1.323exp〔17.27Ts/(Ts+237.3)〕/(Ts+273.16),(19)

式中Td,Ta,Ts分別是露點溫度(℃)、空氣溫度(℃)、地表溫度(℃).

為簡化計算，本文把能量平衡方程僅用于覆蓋層和土壤層的界面上.在此我們假設條帶麥秸覆蓋層為不透明覆蓋層，這樣輻射便不能穿透到覆蓋表面之下.于是，對于覆蓋層與土壤的交界面，能量平衡方程為[21]：

Ms-LEms-G=0,(20)

這里Ms為覆蓋熱通量(w/m2)，向下為正，LEms為潛熱通量(向上為正)，L、Ems意義同前，G為土壤熱通量(向下為正).Ms、L和G的表達式如下［21］

Ms=λm(Tm-Ts)/THK,(21)

L=2.4946×109-2.247×106+6Ts,(22)

G=λ(Ts-T2)/(ΔZ)+ρsCps(Ts-T0s)(ΔZ)/(2Δt)，(23)

式中λm是覆蓋層的熱傳導度(W/m℃)，Tm是覆蓋層表面的溫度(℃)，THK是覆蓋層厚度(m)，后兩個參數均由田間實測.T2是前一時間步在土壤表面以下ΔZ處結點的溫度(℃)，T0s是前一時間步的Ts(℃),ρs為土壤密度(kg/m)，其它符號意義同前.Cps是常壓下土壤的比熱(J/kg℃),其計算公式為［24］：

Cps=1000(0.2+θo/1.36)/〔0.238846(1+θo/1.36)〕,(24)

式中θo是地表含水量(m/m).

裸土表面的溫度，根據氣象觀測數據由如下正弦函數確定：

Ts=s+Assin(2πt/86400+1.5π),(25)

這里s為模擬期間裸土表面溫度的平均值(℃)，As為Ts的變幅，分別為28.2℃和11℃.

條帶覆蓋與土壤交界面的溫度采用如下步驟確定，首先由實測的麥秸覆蓋層表面溫度和覆蓋層厚度確定覆蓋層的熱通量，然后將式(22)、式(23)、式(21)和式(15)代入式(20)，使用二分法得到覆蓋層與土壤交界面的溫度Ts.

在求得裸土表面溫度及覆蓋與土壤交界面的溫度后，由式(14)、(15)可分別得到裸土部分和覆蓋部分土壤表面的蒸發通量.

3.3參數的選取本文數值模型的運行只需一般的氣象觀測資料及覆蓋和土壤參數.氣象資料是日最高和最低氣溫、日最大和最小露點溫度、日最高和最低地表溫度及日平均風速.覆蓋參數為覆蓋寬度、厚度，覆蓋層的熱傳導度、水分擴散阻力，覆蓋表面的溫度.土壤參數為土壤熱力傳導度、土壤體積熱容量、土壤水力傳導度和容水度及土壤溫度和含水量的初始分布，土壤剖面下邊界處的溫度和含水量.

其它特征量包括：XL(計算域寬度)，ZL(計算域深度)，Δx、ΔZ和Δt(空間和時間步長)，Zo(粗糙度長度)，TL(模擬總時間).

空氣溫度和露點溫度變化用如下正弦函數來確定［16］：

Ta=a+Aasin(2πt/86400+1.5π),(26)

Td=d+Aasin(2πt/86400+1.5π),(27)

這里a和d分別為日平均氣溫和日平均露點溫度(℃)，Aa和Ad分別代表各自的變化幅度(℃)，t是從午夜開始一天的時間(s).

土壤熱力傳導度由以下經驗方程計算：［21］：

λ(θ)=b1+b2θ+b3θ0.5(28)

這里λ是熱傳導度(W/m℃),θ是體積含水量(m/m),b1/,b2,b3為回歸參數.

根據deVries(1963)［25］、吳擎龍(1993)［26］土壤體積熱容量的計算公式可簡化為：

C=1.925×106(1-θs)+4.184×106θ,(29)

式中θs為土壤飽和含水量(m/m).

土壤水分特征曲線、水力傳導度和容水度由vanGenuchten(1980)提出的經驗方程來描述［27］：（以下依次為（30），（31），（32））：

(30)（31)(32)

這里θs和θr是飽和及殘余含水量(m/m),Ks是參考溫度時的飽和水力傳導度(m/s),α、n、m是描述土壤水分特征曲線形狀的非線性回歸參數.考慮到溫度，水力傳導度應校正為［21］：

K(h,T)=K(h)(μ(T°))/(μ(T))=K(h)(1+0.0384T+0.000211T2)/(1+0.0384T0+0.000211T20),(33)

式中μ為粘度，T0為參考溫度.

覆蓋層的熱傳導度、水分擴散阻力及粗糙度長度的數值選自有關文獻.

4模型的驗證

對于整個二維水熱遷移模型，不存在解析解.本文首先只對ADI數值模型中的熱流方程進行驗證［21］，其次運行整個模型與田間實測資料進行對比.

考慮到田間熱傳輸問題的邊界條件為Dirichlet條件和Neumann條件，所以取兩個熱傳導算例檢驗之.算例1［28］的問題是方形板(邊長2l為5)的熱流傳輸，其初始條件為Ti=1，邊界條件為Tb=0.Kt/l2=0.08,這里K是物質的溫度計傳導度，取K=0.005，求t=100時板的溫度分布.算例2［29］為一個長鋼棒的熱傳導問題，由于傳導熱流是對稱的，所以只分析鋼棒橫截面的1/4區域(0.5m×0.25m)，數值模擬使用的時間步長Δt=5sec，空間步長Δx=0.01m、ΔZ=0.01m.此鋼棒的熱力參數為：λ=20W/m·℃，ρ=3000kg/m,C=1000J/kg·℃.邊界條件包括絕熱邊界(Neumann條件)和對流熱傳輸邊界(Cauchy條件).對流熱傳輸系數h=10W/m·℃.鋼棒的初始溫度是300℃.環繞鋼棒的空氣流溫度保持在20℃.模擬t=3600sec時的溫度分布.下面給出兩算例的解析解與數值解(圖6、圖7)，可見兩者吻合很好.

根據試驗資料，確定數值模擬的定解條件和參數.具體地，以麥秸覆蓋第二天上午8時的土壤水分剖面(假設x方向均勻，Z方向變化)為數模的土壤水分初始條件.

圖6方形板的溫度分布

圖7鋼棒中的熱流分布

田間土壤的水熱參數見表1：

表1田間土壤的水熱參數

參數*Ks/(m/s)θs/(m/m)θr/(m/m)a/(m)nmb1b2b3

粉砂土0.000010.480.120.68922832.1709720.53937690.2430.3931.534

*Ks、θs、θr值均為田間實測，a、n、m是vanGenuchten方程的參數，擬合得到，b1、b2、b3是熱傳導度公式中的系數，引自文獻［21］.

模型中輸入的有關參數和數據分別列于表2和表3.

表2模型輸入參數

符號參數定義

數值備注

DXx坐標空間步長0.05m

DZz坐標空間步長0.05m

XLx坐標長度0.25m

ZLz坐標長度0.90m

DT時間步長1.0s

TL模擬時間172800s

To參考溫度20℃引自［21］

ρs土壤密度1360kg/m實測

ρa空氣密度1292.8kg/m引自［30］

Cpa空氣的定壓比熱1006.09J/kg℃引自［30］

ML覆蓋層寬度0.30m實測

THK覆蓋層厚度0.10m實測

λm覆蓋層的熱傳導度0.126W/m·℃引自［21］

rm覆蓋層的水分擴散阻力4800s/m據［21］，假定

Zo土壤表面的粗糙度長度0.01m引自［21

表3模型輸入的數據

日期a/(℃)Aa/(℃)d/(℃)Ad/(℃)Ws/(m/s)Tm/(℃)

6.2626.258.2515.052.551.343.5

6.2727.257.7513.452.351.541.0

模擬時段內(6月25日至6月27日)的表土含水量用取土稱重法加以校正.

模擬結果如下圖所示.由圖8可見，模擬的表層埋深10cm處的土壤水分橫向分布值與實測值趨勢有較好的一致性.圖9所示為表層不同深度土壤溫度的分布，計算與實測值吻合良好.圖10為無覆蓋處(距條帶覆蓋中線25cm)土壤表層溫度分布，結果很好.由此可見，條帶覆蓋部分土壤含水率高于無覆蓋區，地溫則低于未覆蓋部分，地表溫度變幅較大，越向下層溫度變幅越小，說明對條帶覆蓋只有用二維模型才能較真實地刻劃土壤水熱運動規律，特別是表層土壤的水熱動態.

圖8表層土壤水分分布

圖10裸地(x=25cm)土壤溫度剖面

圖9表層土壤溫度分布

5小結

在夏玉米生長前期的六月份，北方降雨量往往偏少，干旱威脅玉米壯苗.覆蓋不僅阻礙了土壤水分的蒸發，且由于適當降低地溫也減少了水分蒸發.本文所建立的土壤二維水熱遷移模型，輸入參數少，相對簡單，卻能較好地模擬出麥秸覆蓋所產生的保墑效應，因而具有一定的實用價值.

致謝本文得到張蔚榛教授的指教，田間試驗承北京水利科學研究所永樂店試驗站同志們的協助.

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篇(6)

［論文關鍵詞］水利高職院校 水文化 教育途徑

水乃生命之源、人類之母，潤澤萬物，孕育文明。中華文明發源于水資源豐富的江河流域，人們在用水與治水的活動中創造了燦爛的水文化，留下了卷帙浩繁的水文化遺產，這些都成為我們中華民族優秀文化的重要組成部分。作為服務于水利建設一線、為水利改革和發展提供智力支持和技術支撐的水利類高職院校，應責無旁貸地承擔起水文化教育的重要使命。

一、水文化及水文化教育的內涵

水文化作為一種獨立的文化形態加以研究，是1988年10月在蚌埠召開的淮河流域治淮宣傳工作會議上提出來的。水文化是水與文化的聯姻，有著豐富的內涵，研究者從不同的視角對其進行了詮釋。文中的水文化主要是指廣義上的水文化，即全社會以水為載體共同創造的與水有關的科學、藝術及制度、習俗等在內的物質產品和精神產品的總和。從文化形態上看，水文化表現為物質文化和精神文化兩個方面。物質文化是文化建設的前提和載體；精神文化是全社會及水利行業長期創造形成的一種特定的精神環境和文化氛圍，是水文化的核心和靈魂。

水文化教育即根據一定社會的要求，有目的、有計劃、有組織地對受教育者的身心實施各種水文化方面（包括各種形態的水文化）影響的教育，以把其培養成為社會所需的專業人才。在水利高職院校開展的水文化教育，教育對象具有特定性，受教育環境有著天然的優越性，施教者具有相對的專業性。這為水利高職院校實施水文化教育提供了良好的條件，但水利高職院校水文化教育的現狀卻不容樂觀。

二、水利高職院校開展水文化教育的必要性

已有研究表明，河海大學、華北水利水電學院、南昌工程學院是本科高校中水文化教育研究和實施的先行者，高職院校中浙江水電專科學校、安徽水利職業技術學院開展水文化教育的效果相對顯著。但整體來說，水利高等院校能夠卓有成效地實施水文化教育的并不多，多數院校尚未構建起完整的水文化教育體系。

（一）開展水文化教育，是教育內在規律的必然要求

學校是傳授知識、傳承文化的場所，優秀的文化也是培育人的重要手段之一。人類燦爛的水文化是我國傳統文化和當今先進文化的重要組成部分。水利院校加強水文化教育與研究，培育高品位、高質量的校園文化，既是建設“人文校園”的重要內容，是建設校園和諧文化的組成部分，也是充分利用水文化資源培育人、塑造人、豐富人們的精神內容、提升人們的精神境界的重要形式。水利高職院校承擔著為水利建設一線輸送人才的重任，開展水文化教育對培養21世紀現代水利人才有著重要意義。

（二）開展豐富多彩的水文化教育，是水利專業學生素質提高的要求

大學生素質教育的一項重要內容就是文化傳統和人文精神教育。在水利高職院校中，對學生實施水文化教育是素質教育的一項重要內容，有助于培養學生的水利情懷和“獻身、求實、負責”的現代水利精神，培養學生“興利除害，造福人民”的行業思想、“科教興水”的行業職責。加強水文化教育與實踐，實行文理科相互滲透、科學技術和人文精神相互交融，既可以拓寬水利水電類專業的學科領域，提高專業學習興趣，又可以向人文社科的研究方向拓展。這有助于提高學生的綜合素質，從而為水利工作發展提供全面的高素質人才。水文化教育的開展，能夠進一步增強水利事業接班人的認同感、歸屬感，既能承接歷史，又能面向未來，既能凝心聚力，又能居安思危，使廣大學生始終以水利發展為己任，積極投身于全面小康社會和和諧社會的建設中。

（三）水文化教育的開展，是高職院校校園文化提升的需要

校園文化是一種氛圍、一種精神，是學校發展的靈魂，是凝聚人心、展示學校形象、提高學校文明程度的重要體現。水文化教育是水利高職院校文化建設的重要組成部分，集中反映了水利高職院校的主流價值觀和辦學方向。加強校園水文化價值體系建設不僅有助于彰顯學校的水利特色、提升校園的人文氛圍，更是確立一種育人理念、營造一種育人環境。水樸實無華、平淡無奇，卻因其自由而富于力量的秉性被看做是理想人格的象征，并被廣泛地用于喻人、喻性、喻德、喻道。在先哲那里，水不再只是一個自然現象，而被賦予了人的精神意義，并上升為我們民族精神的象征。為政之道有“拯救黎民于水火”，交友之道有“君子之交淡如水”，修身之道有“流水不腐，戶樞不蠹”，為人之道有“上善若水”“利萬物而不爭”“居善地，心善淵，與善仁，言善信，正善治，事善能，動善時”。水利院校的學生需要具備獻身、求實、負責的水利精神，水的這些品質恰恰可以成為水利院校培養學生的目標，把水文化與水利學校文化結合是再恰當不過的。例如，重慶水利電力職業技術學院的校訓“上善若水、學競江河”，浙江水利水電專科學校校訓“博于問學，篤于務實”、辦學宗旨“弘揚水文化，培育水利人”，黃河水利職業技術學院校訓“守誠、求新、創業、修能”，南昌工程學院校訓“自強不息、格物致知”，無不蘊涵著水利精神。

（四）水文化教育的開展，有助于科學利用水資源

人與水的和諧相處，是水文化概念提出的初衷，所以說人水和諧是水文化的核心。只有深入了解水，人們才能親近水、保護水、愛惜水，從而實現人水和諧。水利院校學生是水利行業的后備人才，通過水文化教育要讓他們懂得科學治水原理和人水和諧理念。例如，都江堰布置無壩引水樞紐，調節水流的“魚嘴”分流工程。通過水文化教育，要讓他們了解我國水資源的現狀。我國是一個嚴重缺水的國家，人均淡水占有量僅為世界平均值的1/4，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。研究表明，全國669座城市中有400座供水不足，其中嚴重缺水的城市有110座。在32個百萬人口以上的特大城市中，有30個長期受水困擾。通過水文化教育，要培養學生“愛水、惜水”的情懷和“親水、樂水”的情操，提升其環保意識，促使其科學地利用水資源。

三、水利高職院校水文化教育的內容

開展水文化教育是水利高職院校校園文化建設的一個重要組成部分。校園文化的結構具有三個層次，“物質文化是基礎，制度文化是紐帶，精神文化是靈魂”。水文化教育則主要是圍繞物態水文化、精神水文化和行為水文化而開展的。

（一）物態水文化使文化顯于形

物態文化是一種以物質形態存在的比較直觀的水文化，大致包括水形態、水環境、水工程、水工具等。水的不同相態寄托了人類的各種情感，古代的詩人詞匠常常臨水而歌、臨淵賦詩；水環境與人的生活息息相關，人們的耕作需要水的灌溉，人們的飲食需要水的調和；水工程和水工具則凝聚著人類的智慧和創造力，反映了人們改造自然世界的成就。水利高職院校要充分運用天然的水以及水利人創造的水工程、水工具等，將其作為水文化教育的重要內容，讓學生把所學的文化理論知識與物態的水文化有機結合起來，加深其思想認識，鼓勵他們為成為新一代水利人而努力。另外，水利高職院校還要充分利用自身的優勢，把水利工程搬進校園，建設仿真水工建筑群。例如，黃河水利電力職業技術學院水利水電技術實訓基地建造了一座人工堆砌的瀑布，飛流直下，甚為壯觀；浙江水利水電高等專科學校則四面環水，校園內有河道，圖書樓是水電站造型，體育館是流水型設計。這些有形的水文化足以讓學生耳濡目染，幻化于行。

（二）精神水文化使文化化于心

精神水文化是水文化的核心，是人們在長期的水務活動中形成的一種心理積淀和一筆精神財富，具有歷史的繼承性和相對的穩定性。精神水文化主要包括水哲學、水精神、水文藝、水著作、水風俗等，是水利人在長期親水、管水、治水等實踐活動過程中悟出水的啟示而形成的作品，并在艱苦卓絕的環境中積淀為水利人的精神，演變為現代水利精神，即“獻身、求實、負責”。這些著作抑或是水利精神在無形中激勵著代代水利人，使他們義無反顧地投身于水利事業。因此，精神水文化尤其是水著作、水文藝應該成為水利高職院校水文化教育的重要內容，激勵學生為現代水利事業而努力，使學生能夠內化于心，形成一種向上的力量。

（三）行為水文化使文化融于性

行為水文化是人們在從事水事活動的社會實踐活動中形成的水文化，是人們在日常的飲水、治水、管水、用水、親水等方面營造起來的的文化。例如，學校進行的水利教育，水利工程建設和水資源、水工程管理中的治水文化行為、管水文化行為，人們在日常生活中的愛水、親水、惜水及人水和諧的文化行為等。水利高職院校教師要對學生進行深刻的水文化教育，培養他們水利工程行業治水、管水的技能，使他們在日常行為生活中養成親水、愛水、惜水的習慣。通過行為水文化教育，培養學生上善若水的性情，使他們無論是在日常生活中還是在工作崗位上，都能以水文化為指導并且貫徹始終。

四、水利高職院校實施水文化教育的途徑

（一）充分利用學校獨具水利特色的校園環境

水利高職院校在學校建筑和校園景觀上要充分體現水文化，既展現出水文化的歷史，又充分體現現代水利技術，并且充分利用校園已有水利設施建筑實訓場和水利模型，使學生在優美的校園環境中、在專業文化知識的學習中耳濡目染水文化的歷史變遷，沐浴古代和現代水利人的豐功偉績，從而受到潛移默化的影響。另外，將水文化作為水利高職院校校園文化建設的主旋律，開展愛校愛水的活動以及與水相關的文化文藝活動，在校風校訓中融入水文化。通過水利先哲的傳世作品和偉大形象、校園內有特色的水文化符號等隱性教育，使學生在無形中受到水利精神的熏陶。

（二）發揮教育科研對水文化教育的主力作用

高職院校學生的課內外文化活動豐富多彩，要堅持將水文化教育作為校園文化的主旋律進行宣傳，高度重視水文化宣傳推廣活動。校園文化主要包括對學生進行的正式的知識文化傳承教育以及豐富多彩的課余文化生活，即課內文化教育與課外文化教育。對于學生來說，它有著內化于心的行為上的約束力，注重學生品質的提升。

要落實水文化教育，首先，要充分發揮教育科研的作用，在課堂中開設水文化系列選修課程。例如，《水與藝術》《水與人類文明》《水與社會》《水與地域文化》等。在傳授學生專業知識、技能的同時，要結合中國幾千年的治水實踐，在學生心中播下扎根水利、發展水利的種子，培養他們的人文情懷，使他們養成良好的水文化行為習慣。另外，水利高職院校應組織力量編寫相關的內部實用型教材，加強教材建設；建立水科學研究所，組織科研團隊，深入開展水文化研究，構建水文化教育研究的師資隊伍。全院師生齊心協力，將水文化教育落實在行動上。

其次，要高度重視水文化教育的宣傳，積極發揮課外教育的作用。每年新生入學時，舉辦以水文化為主題的新生入學教育，以水利知識趣味問答等形式，生動、形象地向大一新生灌輸學校博大、深厚的水文化特色教育，為學生開啟大學生涯意義重大的第一課。在每年的“世界水日”和“中國水周”活動中，策劃規模較大的水利百科知識競賽，使學生切身體會開展水文化教育的重要意義。開展豐富多彩的第二課堂活動，使學生通過切身體驗，在學習的基礎上將“獻身、負責、求實”升華為自身的精神境界。為促進學生對水文化的深刻認識并付諸行動，還應鼓勵學生自己創辦水文化創意研究室，由學生親自動手設計大量極具特色的水文化產品并向社會宣傳。

（三）注重培養學生獻身水利的精神

水利高職院校要充分重視榜樣的示范作用，培養學生對水利事業的熱情和無私奉獻精神。一方面，可以邀請一線水利專家和優秀的校友現身說法，使學生了解水利行業的艱苦和偉大，使作為未來水利人的他們對“水”有一個深入的了解和認識；另一方面，組織學生參觀水景觀、考察各流域水利工程、采訪杰出水利人，增強他們對水利工程的感性認識。另外，還要經常組織、開展各種以水文化為主題的研討會，讓學生參與水資源調研、水土流失重點防治區及水土保持小流域治理等一些實踐考察活動，讓他們切身感悟水利工程的重要性以及水利事業的責任重大，培養學生知水、樂水、愛水的博大情懷。

篇(7)

【論文摘要】：繼電保護裝置在電力系統中發揮著重要作用,其正常工作與否將對電力系統的運行造成重大影響,因此如何提高繼電保護裝置的可靠性也就成為人們日益關注的重要課題。文章分析了繼電保護裝置狀態檢修的時機，以及如何利用狀態檢修提高繼電裝置的安全性。

繼電保護裝置在電力系統中發揮著重要作用,其正常工作與否將對電力系統的運行造成重大影響,如何提高繼電保護裝置的可靠性也就成為人們日益關注的重要課題。因此，有必要對電力系統"狀態檢修"進行梳理和分析，以期對今后的工作有所助益。

一、狀態檢修定義

狀態檢修，也叫預知性維修，顧名思義就是根據設備運行狀態的好壞來確定是否對設備進行檢修。狀態檢修是根據設備的狀態而進行的預防性作業。狀態檢修的目標是減少設備停運時間，提高設備可靠性和可用系數，延長設備壽命，降低運行檢修費用，改善設備運行性能，提高經濟效益。

二、繼電保護裝置的"狀態"識別

1.重視設備初始狀態的全面了解

設備的初始狀態如何，對其今后的安全運行有著決定性的影響。設備良好的初始狀態是減少設備檢修維護工作量的關鍵，也是狀態檢修工作的關鍵環節。因此，實現狀態檢修首先要做好設備的基礎管理工作。需要特別關注的有兩個方面的工作，一方面是保證設備在初始時是處于健康的狀態，不應在投入運行前具有先天性的不足。另一方面，在設備運行之前，對設備就應有比較清晰的了解，掌握盡可能多的''''指紋''''信息。包括設備的銘牌數據、型式試驗及特殊試驗數據、出廠試驗數據、各部件的出廠試驗數據及交接試驗數據和施工記錄等信息。

2.注重設備運行狀態數據的統計分析

要實行狀態檢修,必須要有能描述設備狀態的準確數據。也就是說,要有大量的有效信息用于分析與決策。設備部件在載荷和環境條件下產生的磨損、腐蝕、應力、蠕變、疲勞和老化等原因，最后失效造成設備損壞而停止運行。這些損壞是逐漸發展的，一般是有一定規律的，在不同狀態下，有的是物理量的變化，有的是化學量的變化，有的是電氣參數的變化，另外，還有設備的運轉時間、啟停次數、負荷的變化、越限數據與時間、環境條件等。因此要加強對繼電保護裝置歷史運行狀態的數據分析。

3.應用新的技術對設備進行監測和試驗

開展狀態檢修工作，大量地采用新技術是必然的。在目前在線監測技術還不夠成熟得足以滿足狀態檢修需要的情況下，只有在線數據與離線數據相結合，進行多因素地綜合分析評價，才有可能得到更準確、可信的結論。此外，還可以充分利用成熟的離線監測裝置和技術，如紅外熱成像技術、變壓器繞組變形測試等，對設備進行測試，以便分析設備的狀態，保證設備和系統的安全。

三、開展繼電保護狀態檢修應注意的問題

1.要嚴格遵循狀態檢修的原則

實施狀態檢修應當依據以下原則：一是保證設備的安全運行。在實施設備狀態檢修的過程中，以保證設備的安全運行為首要原則，加強設備狀態的監測和分析，科學、合理地調整檢修間隔、檢修項目，同時制定相應的管理制度。二是總體規劃，分步實施，先行試點，逐步推進。實施設備狀態檢修是對現行檢修管理體制的改革，是一項復雜的系統工程，而我國又尚處于探索階段，因此，實施設備狀態檢修既要有長遠目標、總體構想，又要扎實穩妥、分步實施，在試點取得一定成功經驗的基礎上，逐步推廣。三是充分運用現有的技術手段，適當配置監測設備。

2.重視狀態檢修的技術管理要求

狀態檢修需要科學的管理來支撐。繼電保護裝置在電力系統中通常是處于靜態的,但在電力系統中，需要了解的恰巧是繼電保護裝置在電力系統故障時是否能快速準確地動作，即要把握繼電保護裝置動態的"狀態"。因此，根據對繼電保護裝置靜態特性的認識，對其動態特性進行判斷顯然是不合適的。因此，通過模擬繼電保護裝置在電力事故和異常情況下感受的參數，使繼電保護裝置啟動和動作，檢查繼電保護裝置應具有的邏輯功能和動作特性，從而了解和把握繼電保護裝置狀況，這種繼電保護裝置的檢驗，對于電力系統是很有必要的和必須的。

3.開展繼電保護裝置的定期檢驗

實行狀態檢驗以后，為了確保繼電保護和自動裝置的安全運行，要加強定期測試，所有集成、微機和晶體管保護要每半年進行一次定期測試，測試項目包括：微機保護要打印采樣報告、定值報告、零漂值，并要對報告進行綜合分析，做出結論；晶體管保護要測試電源和邏輯工作點電位，現場發現問題要找出原因，及時處理。

4.高素質檢修人員的培養

高素質檢修人員是狀態檢修能否取得成功的關鍵。在傳統的檢修模式中,運行人員是不參與檢修工作的。狀態檢修要求運行人員與檢修有更多聯系,因為運行人員對設備的狀態變化非常了解,他們直接參與檢修決策和檢修工作對提高檢修效率和質量有積極意義。其優點是可以加強運行部門的責任感;取消不必要的環節,節約管理費用;迅速采取檢修措施,消除設備缺陷。

綜上所述，狀態檢修是根據設備運行狀況而適時進行的預知性檢修，"應修必修"是狀態檢修的精髓。狀態檢修既不是出了問題才檢修，也不是想什么時候檢修才檢修。實行狀態檢修仍然要貫徹"預防為主"的方針，通過適時檢修，提高保護裝置運行的安全可靠性，提高繼電保護裝置的正確動作率。因此，實行"狀態檢修"的單位一定要把電力設備的"狀態"搞清楚，對設備"狀態"把握不準時，一定要慎用"狀態檢修"。

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