新時期水利工程節能設計探究

張曉凡

摘 要：水利工程節能設計需要合理選擇工程總體布置形式，優化布置方案，結合水利工程的特點，嚴格根據國家有關技術標準、規范，合理分析工程的節能效果，有針對性的制定工程的節能措施，從而提高水利工程的質量。本文對水利工程功能的節能要點與水利工程節能設計要點進行了探討分析。

關鍵詞：水利工程；功能；節能要點；節能設計；要點

1 水利工程功能的節能要點分析

1.最大限度提高水利工程的自排能力

水利工程的自排能力主要取決于水系的布置和水閘、河道的結構特征，該水利工程，經過多年建設已形成一個較完善的防洪排澇體系，水系經過優化布置，再進行綜合技術經濟比較，選擇合理的水閘的孔寬和河道斷面，就可以只建水閘少建泵站，利用閘前后的水位差，通過啟閉閘門，用自排來達到排澇和調水的要求。

2.合理規劃，綜合考慮區域排水模式

在設計區域排水水系時，排水系統一般都分一級排水和二級排水，先將整個區域分成幾塊，每一塊需要排出的水集中到一級泵站，啟動一級泵站的水泵將水排至二級排水河道里，再由二級排水河道里的出口泵閘將水排到區域外。在排水系統設計時，優化水系的布置和合理選擇二級排水水位，利用地面和河道水位的高差，使一級排水就近直接排入二級排水河道，可取消或減少一級排水泵站，這種排水模式會使二級排水泵站動力和運行時間有所增加，由于二級排水的河道有蓄水的功能，因此二級排水泵站增加的動力遠小于區域內一級排水泵站動力總和，節能效果顯著。

3.合理應用信息技術，進行科學調度

如何根據氣象和地理條件對這些水利工程進行高效調度，提高綜合防汛和調水能力，減少強排時間，以達到節能的目的，是一個非常復雜的系統工程問題，依靠傳統人工調度的方式是無法解決這個難題的，只有應用現代化的信息技術才能滿足上述要求。新建的防汛和水資源管理實時監控系統是新時期區域水利工程信息化調度控制的中樞，以現代集散控制和網絡技術實現全部水利設施的實時控制、統一調度、集中管理，達到優化運行結構、提高反應速度、降低運行成本的目的。

2 水利工程節能設計要點分析

2.1 水利工程規劃與工程總布置節能設計要點分析

（1）工程規劃設計要點。水利工程總體布置要從節能降耗角度，優化工程布置方案。根據建筑物組成、施工組織設備、對施工能進行分析、優化設計，降低施工用電、用油，優化總體布置，減少工程土石方開挖和回填量，盡量做到土石方挖填平衡。合理選擇土料場，減少土石方運量和運距。對于防洪為主的水利工程，在滿足防洪要求的前提下，盡可能地考慮水能的綜合利用，以獲得最佳經濟效益，提高能源利用效率。引水、灌溉工程應盡量減少水頭和水量損失以節約能源，比選輸水線路，優先選擇自流輸水的引水方式。（2）工程總布置節能設計要點。樞紐布置要充分利用地形、地質條件、各建筑物布置緊湊，減少連接建筑物。水庫壩址、壩軸線選擇要進行多方案比選，優化布置方案，降低混凝土、建筑材料用量、土石方動用量。對各類過水建筑物布置和斷面選擇，應結合地質、地形條件，考慮水頭損失和斷面尺寸的相互關系，合理選擇。對引調水、供水工程線路布置要結合地形、地質條件，避開高挖、高填地段，盡量利用水庫水位、地形高差，能自流盡量自流，盡量減少平面和豎向折彎，減少水頭損失和能量損失。

2.2 水利工程建筑節能設計要點分析

建筑物包括各種形式的大壩，在滿足結構安全的前提下優化布置方案，盡量減少耗能材料的工程量，達到節能要求。壩型比選中應考慮節能，在投資相當的情況下宜優先考慮采用低耗能材料的壩型。壩型和結構選擇應結合地形、地質條件、當地筑壩材料、導流、施工條件等進行技術經濟和節能比較，如河谷狹窄、地質條件良好，可優選拱壩，有利于發揮混凝土的抗壓強度，大大降低壩體厚度，大量節省混凝土工程量，選擇合適的取水高程，盡量采用自流輸水以減少永久運行的能耗，渠道和隧洞應采用合適的縱坡和糙率綜合比較斷面形式，以減少水頭損失、工程量和占地費用。

2.3 水利工程供電節能設計

（1）采用就地補償。水利工程因地理條件的限制，多選用低揚程、大流量的水泵與低轉速大型異步電動機，這種電動機的功率較低，與供電公司的要求存在差距，這種情況下，要進行功率補償，習慣做法是集中補償。水利工程中需要進行功率補償的電動機占90%以上，負荷也比較固定，設計中主要采用就地補償技術，電動機就地并聯補償電容柜，選用防爆型電容器，并串聯電抗器以限制電流沖擊。（2）合理配置變壓器。水利工程中的電動機用電量較大，須設置專用降壓變壓器，水利工程的排水泵站只在緊急情況下啟動，使用頻率相對較小，而水利工程站用電天天都需要供電，在設計供電方案時，有必要另配站用變壓器，雖然增加了部分工程投資，但提高了供電過程中的穩定性，也節約了大量能源。（3）采用直連方式。水利工程用電設備的節能設計時，應該要求轉速一致，采用直連的方式，通過齒輪變速箱連接電動機和水泵，這就決定了與之配套的電動機必須保持低速，這樣的方式比較經濟劃算。

2.4 施工節能設計要點分析

（1）主體工程施工節能設計要點。施工設備選擇宜遵守下列原則：適應工程所在地的施工條件，符合設計要求；設備性能機動、靈活、高效、能耗低；設備配套選擇應有利于設備的調動，減少資源浪費；設備通用性強，能在工程項目中持續使用。應結合施工總布置及施工總進度做好整個工程的土石方平衡，以減少棄渣二次倒運。利用工程開挖料作為混凝土人工骨料時，開挖爆破設計宜控制巖塊粒度，適應裝運、破碎設備要求。應考慮運輸設備與挖裝設備的匹配。料場規劃及開采應使物料及棄渣的總運輸量最小，做好料場平衡，以達到節能目的。混凝土運輸過程中應使中轉環節最少，運距短，溫度控制措施簡易、可靠，混凝土宜直接起吊入倉，混凝土澆筑、運輸宜選用先進、高效、可靠的設備，混凝土澆筑宜多用鋼模，少用木模。（2）施工交通節能設計。施工交通運輸可劃分為對外交通和場內交通兩部分。應結合節能要求，經比較選擇對外交通運輸方案，進行場內交通規劃。對外交通運輸應選定便于與場內交通銜接的方案，對外交通運輸節能設計要求：運輸距離盡可能短；中轉環節盡可能少；有條件的工程可采用水運。場內交通運輸節能設計要求：場內交通運輸宜采用公路運輸方式；運料線宜采用平坡或重車下坡、輕車上坡；上壩線與運料線相接，并隨壩體的升高而變化；應加強道路維修養護，以保證路況良好，降低能耗。

參考文獻

[1]劉愛軍.關于水利工程節能設計中幾個問題的探討[J].中國農村水利水電，2010（01）

[2]邵蕾，李麗.淺談生態水利工程的規劃設計基本原則[J].民營科技，2011（08）