節能技術在水利工程設計中的應用

韋道恒

中國能源建設集團廣西電力設計研究院有限公司 廣西南寧 530007

摘要：隨著我國經濟快速發展，社會不斷進步，節能技術得到社會各界的關注與重視，并在水利工程設計中得到廣泛應用，致使我國水利工程建設與我國經濟發展方向一致，符合我國經濟建設需求，推動我國水利工程發展，迫使我國水利工程建設朝著新的方向發展。本文筆者將以節能技術為出發點，分析水利工程功能節能和供電方案節能兩方面內容，以供相關人士參考。

關鍵詞：節能技術；水利工程設計；節電

前言

可持續發展戰略是我國經濟發展的主要方向，節能技術的應用是可持續發展戰略的重要標志。近年來，隨著國家經濟發展，水利工程建設投入不斷加大，水利工程項目逐年增多，進而對水利工程設計和施工提出更高要求。在此背景下，節能技術得以應用至水利工程設計中，在實踐探索基礎上，節能技術的優勢與價值逐日突顯，取得較好的節能效果。本文為更深層次挖掘水利工程節能潛力提供依據，有利于水利工程實現可持續發展戰略。

一、水利工程功能節能

水利工程的目的在于兩方面，一是汛期能及時排除河道積水，達到防汛效果，二是平時通過調水以達到改善河道水質的目的。為達到水利工程目的，自排和強排是較常使用的兩種排水方式。對于自排而言，即以水利工程前后所形成的水位差為依據，致使水流自流，無需任何人為力量，實現排水效果。至于強排，以水流不能實現自排為前提，借助水泵，將水強行排出，在此過程中會消耗大量動力與能源。因此，為達到水利工程功能節能效果，應采用有效手段，發揮節能技術優勢，提高水利工程節能效率。

（一）盡可能提高水利工程自排能力

水利工程自排能力受河道、水閘以及水系系統影響，因此，為充分發揮水利工程自排能力，達到節能效果，應結合河道、水閘和水系系統，制定有效的解決方案。在實際操作過程中，應以水利工程實際情況為依據，完善防洪防澇措施，優化水系系統。對節能技術的實用性、經濟性和安全性進行比較，選擇最為恰當的水閘孔寬度以及河道斷面，進而減少泵站建設，利用閘前與閘后間的水位差，控制閘門開關，在水利工程自排基礎上，實現調水與排洪防澇。

（二）有效結合泵閘

單靠水利工程自排能力難以有效滿足水利工程防澇防洪和調水需求，因此，在此基礎上，應設置相應的泵站，以達到水利工程建設目的。對于泵站設計，需結合水閘，使兩者設置合理化。具體而言，在水閘自排作用基礎上，將水閘設置于泵站下方或周邊。若遭到惡劣天氣侵襲，導致水位差過大，則需立即采取強排手段，以達到縮短排水時間的目的，從而減少浪費。

（三）建設綠化帶達到增強河道防洪能力的目的

一般情況下，諸多水利工程為達到減少占地面積，采用直立式結構，如圖1所示。在社會發展促使下，環境問題成為人們關注的焦點，致使河道需重新改造，要求將綠化帶布置于河道兩側，如圖2所示。在此設置下，使河道蓄洪能力得到增加，縮減強排時間，達到節能需求，增加河道美觀。

圖1：直面擋墻結構典型斷面圖

圖2：斜坡擋墻結構典型斷面圖

（四）以信息技術為媒介提高調度效率

目前，隨著我國經濟不斷發展，水利基礎設施投入逐年增加，水利工程數量不斷增多。若能較好把握天氣狀況，進行科學調度，以提高水利工程防洪、調水效率，使排水時間得以縮短，從而達到節能效果。由于此項工作較復雜，完全依靠人工調度難以有效發揮其作用。因此，相關部門應充分利用信息技術，構建防洪以及水資源監控系統，以集散控制為主要模式，借助計算機網絡實現及時監控的目的，為掌握水利工程基本情況打下基礎，促使工程運行機構得到優化，為降低經營成本提供保障。

二、供電方案節能

（一）優化供電方案

相較而言，水利工程主水泵電動機容量較大，因此，在選擇電動機時，應結合經濟效益與技術水平，以新水利工程規范為依據，合理選擇。若容量低于250kw，則最宜選用高壓電動機。6kv電動機是過去較常使用的電動機類型，但10kv是我國電網電壓標準值，迫使水利工程必須以此為依據，將變壓器設置為6—10kv之間。一般而言，為達到降低電動機啟動時的電壓，應確保電動機總容量小于變壓器容量。目前，在我國制造行業迅速發展的基礎上，10kv電動機逐漸得到關注與重視。在設計水利工程泵站過程中，在得到供電機構同意的基礎上，針對350—630kw電動機，則可采用10kv電動機。在此條件下，大大降低了水利工程費用，致使水利工程管理效率得以提升，迫使變壓器能源消耗得到降低，實現節能目標。

（二）科學配置變壓器

一般而言，若電動機容量低于250kw，設計水利工程泵閘時，應優先選擇電壓值為380v的電動機。與此同時，由于泵閘電動機存在用電量大的問題，需對泵閘電動機設置降壓變壓器。諸多泵站利用該變壓器為泵站提供用電，但該現象屬于不科學的。由此可見，設置專門的變壓器是十分有必要的，通過專門設置的變壓器為泵站提供用電。一方面，此方式會增加水利工程成本，另一方面，該方式可減少啟動和停止電動機運行時造成的沖擊影響，為供電安全性、可靠性提供保障，達到節約能源的目的。

（三）適時應用就地補償技術

在地理環境影響下，大流量水泵是諸多水利工程建設的優先選擇對象，同時，為符合大流量水泵規格，大中型電動機為低轉速，其具有功率低的特點，0.6w是其平均值。因此，若以供電機構需求為依據，則需開展功率補償工作，迫使電動機功率提升至0.9w。集中補償是較常使用的補償方式，即將就地補償技術設置于泵站設計過程中，采用一一對應的方式，將防爆型電容器并聯于電動機上，且串聯一套電抗器，以達到降低合時所導致的電流沖擊。在此基礎上，通過就地補償技術，使得操作流程得到簡化，避免處于低功率下的電動機繼續運轉，達到節能效果。

三、小結

總而言之，防洪興利，優化水資源的利用是水利工程建設的主要目的，是人們生產生活得以保障的基礎。在國家經濟快速發展的促使下，水利工程建設愈發得到重視，水利工程數量逐年增加。因此，為響應國家可持續發展戰略，達到水利工程節能目標，相關設計施工企業必須在國家政策允許范圍內，采用多樣化節能技術，充分發揮節能技術在水利工程建設中的作用，促進我國水利工程事業發展。

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