節能技術在水利工程設計中的應用探討

文／溫其琳 茂名市電白區水利水電勘測設計室有限公司 廣東茂名 525499

引言：

水利工程作為系統性工程，在具體設計環節對于節能質量要求非常高。因此在設計環節需要將節能技術應用到實踐當中，這樣才能滿足水利工程節能設計要求。

1、水利工程節能設計的意義

綜合分析目前我國水利工程的實際情況，其主要是保障民生，實現國計民生水平的提升，在對自然河流的影響中，具體是如下兩個方面：首先，自然河流渠道化建設，水利工程建設后，改變河流走向，成為人工河流的形式。其次，河流通過水利工程的影響而呈現出非連續化的狀態，這樣的情況下，水利工程的建設之后，使得原本流動的河流逐步的演化而形成人工湖，讓流水的邊界、水深、流速等做出改變，產生巨大的影響。通過水利工程的建設和使用，滿足人們的日常生產生活的需要，但是對原自然生態環境產生很大的破壞和影響。經過分析發現，有些水利工程沒有設置節能環保的設施，造成河流退化比較嚴重，自然體系也受到影響。因此，在現代社會的發展中，水利建設要提起足夠的重視，必須融入節能技術，實現全面發展，為我國水利工程事業發展做出貢獻，也會帶動社會的進步。

2、節能技術在水利工程設計的作用

2.1 對泵閘的布置更為合理

要想提高水利工程的抗洪能力，泵閘的作用是極為重要的，而節能技術的應用，可以大幅提升泵閘作用，將多種型號和功能的泵閘，充分的開發和利用，從而加速水利工程的建設，提高自排能力。節能技術的應用，把泵閘和水閘充分的利用，建造出完善配套技術，保證兩者功能相互彌補和使用，防止存在劣勢和問題。通過增加排水的速度，促進排水效率的提升，縮短工作的時間，促進工作效率和質量的提升。因此，需要加強泵閘布置設置，達到合理性科學性的要求，運行質量的全面提升。

2.2 將水利工程的自排能力進行優化

自排能力的作用就是讓水利工程內的積水有效的排出，可以全面的提高河道內水資源的利用率，改善運行的情況，促進水利工程防汛能力的提高。從這個方面分析發現，自排能力對于水利工程的運行效果和質量產生直接的影響。而水利工程的自排能力直接受到河道、水系、水閘等方面的影響，必須做好全面的分析，選擇合適的節能技術，確定合適的斷面形式和尺寸，讓水利工程建設施工可以順利的進行，保證水利工程安全、經濟與合理，達到綜合效益的要求。只有如此，才能保證水利工程的抗洪效果，避免產生嚴重的損害，達到應用標準。

2.3 增強河道的防洪能力

河道有較高的防洪效果，這是水利工程的重要功能，對于保障居民安全以及效益的提升有著極為重要的作用。節能技術的合理開發合理，通過提高綠化的效果以更好的促進河道防洪效果的提升，綠化設施可以進行攔截，節約資源，有效的縮短排水的時間。此外，綠化還能夠創造美景，可以營造出良好的自然環境，人們的意識也會得到提升，河道防洪效果充分的改善，水利工程的作用也會更加明顯，對于水利事業發展有積極作用。

3、生態環境保護方面存在的問題

3.1 設計流程過于簡單

水利工程項目建設施工中，需要嚴格執行設計流程，保證各個環節都處于管理范圍內，但是有些水利工程項目的設計中，很多都沒有按照設計流程，沒有做好方案的對比分析，設計時也沒有考慮到不同區域的特點，并且確定合適的管理目標和要求，并不能綜合分析自然、經濟與社會的各個方面因素，實現工程全面建設和運行，才能更好的促進水利工程發展。

3.2 方法不夠節能

（1）水利工程規劃設計環節，沒有綜合分析生態環境方面的要求，并不能達到可持續發展與生態環境保護的標準。（2）沒有明確生態設計標準，設計方法比較陳舊。生態系統自身就有地理位置與區域的差異，所以造成水利工程無法發揮出應有的作用，方法和效益比較差，評價的標準也難以提高。（3）水利工程設計人員的生態環保意識較差。在設計的過程中沒有能夠考慮到節能結的應用形式，造成水利工程規劃方案比較差，意識比較差，極大的影響生態環境保護和建設。（4）生態設計理念不到位，無法實現可持續發展，對于今后水利工程的建設和運行帶來不利的影響。

3.3 其他相關設計問題

（1）前期基礎資料不夠完善，分析了解不到位。當前水利項目的設計環節，有些設計單位沒有對于水利工程的地質條件、水文地質環境考察，造成現場分析不到位，無法給設計方案的確定提供幫助，也會給設計質量和水平帶來不利的影響，從而給人們帶來很大的影響，也會干擾工程正常運行。（2）技術、經濟的觀念較為薄弱，總體服務意識較差。當前很多水利工程設計單位的認識不到位，業主并不能充分的了解，業主會存在強烈干預的思想，細節分析不到位，造成項目設計方案更改的次數較多，影響正常的施工，面臨著巨額的索賠，產生嚴重的影響，甚至會阻礙水利工程事業的發展。

4、用電設備在節能技術中的應用

4.1 科學選擇水泵與電動機

水泵與電動機都是水利工程的重要基礎設施，對于水利工程的運行有著直接的影響，而水泵與電動機連接方式極為重要，主要是下述集中方式：泵的軸和電機直接連接；泵的軸通過聯軸器與電機軸連接；泵的軸通過減速箱和電機軸連接；泵的軸通過液力耦合器與電機軸連接。從連接方式來說，其主要分為直連與齒連兩種。因為不同連接方式產生的效果是不同的，其有各自的優點和缺點，所以應該綜合分析實際情況，結合節能技術的要求，水利工程項目中，選擇使用水泵和電動機進行連接，可以更好的促進水利工程建設和運行，從而可以提升工作效率和水平，保證工作可以順利的進行，提升運行的效果，縮短工期、提高工程水平。

4.2 對泵站的裝置進行提高

泵站的作用是通過提升水位或者增加水壓的方式來提升水利工程的運行效果，其主要包含水泵、動力機、管道、輔助設備、水池、機房等，結合實際情況的需要，選擇合適的形式，以保證其運行的效果。對于泵站來說，目前主要的形式主要是灌溉泵站、排水泵站、潮汐泵站、水輪泵站等。節能技術的開發和應用，要考慮到水利工程的具體情況，選擇符合實際需要的泵站類型和形式，從而可以更好的通過泵站運行提高水利工程的運行效果，優化水利工程的性能，對于今后的水利工程事業發展有積極的作用。

5、節能技術在水利工程項目中的應用

5.1 優化水庫選址的作用

水庫選址是水利工程項目建設施工的關鍵，也是保證水利工程正常運行的重要措施，如果選擇的環節出現紕漏，會導致非常嚴重的后果，資源浪費問題較為嚴重，產生巨大的損失。因此，在水利工程建設中，需要選擇高度落差大、上游水源豐富且人工建設方便的區域，從而使得水利工程的運行效果，也不會產生嚴重的危害和影響。與此同時，水利工程的選址還應該考慮到當地的農業設施、房屋以及道路等。綜合分析洪水發生的情況，對于突發洪水也能夠有效的處理，達到水庫運行安全性。節能技術應用到水利工程中，在選址環節，不會產生浪費的問題，避免產生投資過度的情況，還要提高水利工程的性能，滿足運行的標準。

5.2 建筑物節能設計

水利工程項目中，建筑物的種類和數量比較多，這些都是水利工程功能實現的基礎部分，施工量巨大，給工程的運行效果存在直接的影響，所以必須要從安全、經濟、穩定、技術等方面出發進行，還要促進能源的節約。節能技術的開發和應用，結合不同使用情況進行水利工程建設施工，選擇合適的方式，以便于發揮出水利工程的優勢。基于此，在水利工程的建設中，要秉承節能、環保、綠色的理念。將水利工程建設中，通過使用這些先進理念，保證建筑物的使用要求合格，并且消除各種負面的因素影響，以提升總體的運行效果。

5.3 對施工進行相應的節能措施設計

水利工程項目建設中，機器、工具的數量較多，會產生較大的能源消耗，資源浪費嚴重，同時也會給生態環境產生很大的影響。而節能技術的應用，可以減少能源的消耗，選擇合適的建設位置，有良好的交通運行環境使用增加清潔的燃料，能夠避免燃料燃燒產生的能源浪費，促進資源節約，還能夠充分的保護生態環境，綜合利用價值較高。

5.4 機器和金屬設計的節能措施

水利工程項目的運行中，各種機器和金屬都會產生能源消耗，產生資源浪費的問題，危害性比較嚴重，這種情況之下，必須要選擇合適的節能技術，使用更加先進的技術，符合相應的標準和規定，從而可以達到能耗降低的要求，保證機器與工具可以順利的進行，提高水利工程建設質量，縮短項目工期，實現綜合效益的提升。

6、節能技術在供電方案上的應用

6.1 選擇合理的供電方案

供電方案要結合不同的用電容量、用電性質、用電時間、用電負荷等方面分析，了解電力供應的需求和運行的質量，結合實際情況，選擇確定高壓供電、低壓供電、臨時供電等設施，滿足現場電力能源的使用需求，復合水利工程建設需要。結合用電負荷的重要性，采用多種電源供電的方法，準備備用電源，設置應急用電措施，從而可以滿足電力使用的需求。供電方案的設置，必須滿足運行的要求，還要秉承同步設計、同步建設、同步運營的效果，保證供電設施運行穩定性、安全性，才能更好的提升供電能力，以滿足水利工程建設需要。

6.2 選擇最合適的變壓器

電力系統內，變壓器都是重要的設施，對于電力工程運行安全性、穩定性有著重要的影響，給系統提供合格的電壓。通過變壓器還能夠調節電壓，變換電壓，保證高電壓作為用戶的需要，符合各級電壓的要求，達到電力用戶的使用需要，保證電能供應和輸送滿足要求。此外，變壓器能夠做好調節電流的作用，降低線路的損耗，促進送電效率的提升。因此，選擇最佳的變壓器類型，保證水利工程的電能運行效果，工作效率會得到提升，水利工程建設施工更加便利的進行。

6.3 采用更多的新技術

水利工程項目建設中，很多因素都會產生影響，影響是非常巨大的，極大的影響水利工程的建設施工，也會造成各項功能的影響。水利工程建設中，因為地理位置的原因影響，有些工程中，會選擇使用流量比較大的水泵，其工作效率比較低，資源浪費也較為嚴重。通過使用補償技術，可以有效的防止發生資源浪費的情況，還能夠簡化作業的流程，促進工作效率不斷提升，工作質量也會提高，水利工程的建設施工變得更加便利。泵站在安裝中，因為不同建設位置的差異，很多工程會選擇使用揚程低、流量大的水泵，需要配套使用大型異步電動機，這種電動機的功率因數較小，在0.6 左右，根據電力公司的供應需要，應該需要采用無功功率補償的方式，把功率因數調整到0.9 左右。目前主要的操作方式就是集中補償，如果選擇高壓側補償的方式，還要采用人工投切的方法。泵站內，設置的無功功率補償的負荷水泵電機在90%以上，負荷相對穩定，所以在泵站設計環節，需要使用補償新技術，每一臺電動機并聯一臺補償電容柜，采用的是防爆型電容柜，串聯電抗器，可以減小電流的沖擊影響，從而保證系統運行的穩定性、安全性。

7、節能技術在水利工程設計中的應用策略

7.1 水利工程布置節能設計

（1）水庫水頭的利用

對于樞紐的水利工程項目來說，目前很多情況下都會選擇使用供水和水利發電工程應用直接水庫取水的方法，在該環節應用節能技術，可以發揮出水庫龍頭的作用，促進水頭功率的提高，泵站揚程也會縮短。根據用水的標準要求，合理的確定供水與發電隧洞的進口高程，確定水庫最低行水位?；A水庫的運行中，要了解到各個供水對象的最低水位，然后就能夠確定具體的水輪機組泵組安裝的標高尺寸。電站水輪機組與水泵機組都能夠直接從水庫獲取，按照水庫的工作情況，確定合適的機組形式。為了使得水庫高水位工作的供水與發電用水滿足要求，以減少電力能源損耗。

（2）選擇供水線路的輸水線路與輸水方式

水利工程設計時，要結合實際情況確定供水路線輸水方式，綜合分析當地的地形條件，確定高位差參數，盡量通過重力輸水的方式，充分利用當地的地勢，確定最佳的供水線路，盡量不要選擇平面、豎向、曲線等地形的使用，可以避免在輸水時發生損失的問題。

（3）選擇供水工程的管材

供水管道選擇環節，必須保證供水需求符合要求，盡量使用管壁粗糙度小的材料，可以降低管道運行的阻力，有效的預防水流能量損失嚴重的情況。

7.2 水利工程建筑物設計節能

（1）建筑屋面、墻體以及門窗的節能技術

在水利工程的建筑物設計中，屋面、墻體、門窗是重要組成部分，在這些部件上應用節能技術，做好窗墻比的控制，可以保持室內空間舒適，也能夠降低能源損耗。

（2）空調與采暖技術

根據水利工程建設地帶的自然環境以及建設施工條件，要結合實際條件，研發出先進的節能減排技術，比如在建筑物內應用空氣熱回收技術、太陽能發電技術，從而可以更好的節約能源，促進應用效果的提升。

（3）采用通風與采光節能技術

水利工程的建筑物設計中，綜合分析水電站泵房站的分析研究，合理使用自然通風與采光節能技術，以更好的增加采光率，改善室內環境，滿足人們生活要求。

7.3 水利工程電氣節能設計

水利工程的電氣系統內，必須要綜合分析實際情況，創建出合適的節能空間，保證水利工程建筑可以順利的利用，每個項目設計都符合節能的要求，從而保證水利工程建設施工發揮出應有的效果，提高水利工程電力系統運行的質量。只有保證設計具備科學性、合理性的要求，改進電力設計方案，促進資源利用率的提升，減少能源的損耗。目前電力工程中，電氣節能技術的合理開發和應用，才能更好的發揮出電力設備的作用，降低能源損耗，實現資源節約。

在水利工程的電力系統內，電氣節能設計必須要考慮到變壓器方面，體現出變壓器的優勢，選擇節能變壓器設備，達到運行的要求，還能夠降低能源的損耗，并且減少有害氣體的釋放，構建高質量的節能空間，不會產生嚴重的能源損耗，促進能源利用率的提升，還不會產生嚴重的生態環境傷害，實現總體效益的提升。

7.4 水利工程施工節能設計

水利項目的施工建設中，能耗量較大，能耗主體較多，比如運輸車輛、施工機械等，需要消耗大量的化石燃料、電力能源，尤其是土壩結構的施工中，比較特殊，機械設備是主導，在項目的施工環節，必須要加強設備的選擇和利用，使用具備節能性的設備，才能達到水利工程建設能耗的降低。優先選擇先進的節能設備，并且落實檢修和維護管理措施，選擇合適的防護管理措施，減少噪音污染的問題，達到環保性要求。同時，還應該合理搭配設備使用，盡量避免超負荷的運行，促進設備運行效率的提高，符合工程建設的需要，并且不會產生嚴重的能源損耗。此外，還要加強設備的開關控制，盡量使用節能開關，保證設備正常運行，隨時開關控制，以保證能耗有效的控制，水利工程建設順利進行的同時，還能夠減少水利工程傷害。

結語：

綜上所述，水利工程是我國重要的基礎設施，對于現代社會發展、人們生活質量提升有著重要的影響，結合實際情況需要，選擇合適的節能技術進行水利工程設計，發揮出節能技術的優勢，有效的減少工作量，保證節能技術合理開發利用，保證水利工程的運行更具科學性，促進生態環境保護，為現代社會的發展提供幫助。