基于水利工程的节能设计

陈本厚

( 贵阳市鱼简河水库管理处，贵阳550001)

近年来，伴随着国民经济的快速增长，在各类基本建设项目中，节能减排已成为一项重要的衡量指标。特别是在水利工程的设计中，人们在设计时，包括项目建议书、可行性研究、初步设计等，结合现行的国家有关节能方面的政策、法规，更要注重节能。水利工程在人们生活中发挥着重要的作用，因此加强其节能设计势在必行。

1 工程概况

贵阳市鱼简河水库位于息烽县西山乡小甫村。水库大坝距贵阳市中心68 km，距息烽县城17 km，总库容1 040 万m3，大坝坝高81 m，坝顶轴线长196 m，坝体为碾压混凝土双曲拱坝。鱼简河水库是自改革开放以来贵阳市兴建的第一座中型水库，建设总投资1．57 亿元。工程由水库大坝，阳朗排洪渠，农灌渠道三大部份组成，具备农灌、排引洪、人饮、工业供水等功能。水库配套农灌渠长96 km，灌区总灌面0．16 万hm2。阳朗排洪渠长3．2 km，校核排洪流量32 m3/s。人饮主要为下游1．2 万人提供饮用水源。工业供水主要向开磷集团提供工业用水，原设计用水量365 万m3/a。在各方的努力下，水库大坝于2002年10月开工，2005年5月建成并投入试运行。

2 调查分析

根据上述工程，可以知道，鱼简河水利工程已完工部分:①大坝主体;②总干渠，东干渠;③阳朗排洪渠;④管理房。鱼简河水利工程附属工程完工部分:①配套码头工程;②配套饮用水工程;③二坪子水土保持示范园区( 1、2、3 期) 工程。从2005年5月大坝建成起，工程已为当地经济社会发展作出重要贡献。2011年7月，兴建了鱼简河水库向息烽县城供水应急工程，当年12月完工，已向息烽县城提供了近半年安全可靠的饮用水。

3 水利工程节能设计中存在的问题

3．1 质量意识淡薄

在水利工程的节能设计中，管理人员和技术人员忽略质量控制，缺乏质量意识，导致节能设计工程不能有序进行，例如，勘测单位不够重视基础资料的收集与整理;设计单位不能有效地收集、整理和分析陈旧的基础资料，在资金投入上没有安排，对新资料的收集造成了障碍，造成设计依据额不足，留下了隐患。因此，要想保证水利工程的节能设计质量，必须要加强设计单位的教育和培训，强化水利设计工作管理，培养技术人员、管理人员较强的质量管理意识，还要严格要求设计人员认真进行勘探、准备、设计工作，以保证水利工程节能设计质量。

3．2 技术经济观念的缺失

由于设计单位在整个设计阶段中，没有认真比较分析施工方案和进行技术经济的深入研究，更缺少技术经济观念。再加上业主的过分干预，造成了多处修改施工详图，不仅造成了严重的损失，还引起了施工单位的经济索赔。因此，在进行水利工程的节能设计时，要加强对技术经济观念的研究，针对这一问题，及时协调业主、设计单位、监理单位，这样能够避免造成因设计更改和调整造成的损失，使得资金、进度、质量3个方面达成一致。

3．3 节能设计的不规范

在进行节能设计工作时，没有进一步比较和论证设计方案，更没有按照招标设计、施工详图设计等等，这就造成了节能设计的不规范操作，使得在设计中存在着许多问题，例如不能充分说明结构图、工程量和工程费用的计算;没有有效的补充、完善、论证设计方案;没有逐步补充完善基础资料，往往是直接搬用上一设计阶段的。

4 水利工程的节能设计措施

水利工程的节能设计，主要是从工程设计、用能品种、用电设备、水利泵站变压器等方面进行控制，下面就从这些方面，介绍节能措施。

4．1 工程设计的节能设计

工程设计的节能设计需要在确保系统安全、可靠的前提下，选择合理、经济的设计方案，做好工程的优化设计，选用能耗低的施工设备、机电设备，合理调度、合理安排施工秩序，这样不仅能够提高设备的严密性，防止泄露，还能减少施工设计中不必要的燃料消耗。

4．2 用能品种的节能设计

根据水利工程相关的设计方案及施工组织设计，正确计算工程施工期和运行期的用能品种、数量，再换算为标准煤数量，以此可以分别计算出工程施工期和运行期折合为标准煤的用能总量，人们根据这些可以有效加强节能设计。水利工程常用的用能品种与标准煤的折算系数，见表1。

表1 用能品种与标准煤的折算系数表

4．3 用电设备的节能设计

水利节能工程设计中，选择合适的用电设备也能满足体现节能要求。例如:①合理选择水泵。新建水利工程的水泵多为大中型轴流型式，可供不同用户选择这类产品，在设计中，应正确比较水泵参数，严格按实际需求，全面考虑叶片安放角、水泵泵型、门径和比转速等，这样才能使得用电设备能够适应现实情况;②采用直连的方式。在水利工程用电设备的节能设计时，应该要求转速一致，采用直连的方式，通过齿轮变速箱连接电动机和水泵，这就决定了与之配套的电动机必须保持低速，这样的方式比较经济划算。根据节能中长期专项规划的要求，水利工程中的水泵机组以及各类闸门启闭设备的电能消耗是工程运行期间的主要能源消耗，这能使得主要耗能设备能源效率达到或接近国际先进水平。与水利工程有关的主要耗能设备能效指标，见表2。

由表2 可见，在对主要耗能设备选型设计中，对于运行工况变化较大的泵站，应按照有关政策要求，配备必要的调节和控制设备，选择运行效率高、节能效果好的设备，以保证运行期间水泵机组能高效运行。

表2 主要耗能设备能效指标表

4．4 水利泵站变压器的节能设计

为了节省工程投资和今后运行管理的方便，在设计的水利泵闸工程中，必须设置专用的10 ～0．4 kV 降压变压器给电动机供电，如果电机容量＜250 kW 时，都选用380 V 电动机，这样就能避免泵闸电动机用电量较大的情况。除在灾害性天气时启动水泵排水外，水利工程的排水泵站一般年运行小时数相对较少。所以在设计这类泵站的供电方案时，不投入运行平时主变压器，另配站用变压器，由站用变压器给站用电供电，这样避免大电机启动和停止运行时的冲击，但是工程投资有所增加。此外，水利泵站的变压器的节能设计不仅节约大量的能源，还提高了供电的可靠性，减少变压器的有功损耗。其中变压器的有功损耗按下式计算:

式中:△p 为变压器的有功损耗，kW; Pd 为变压器的空载损耗，kW;Pk 为变压器的短路损耗，kW;B 为变压器的负载率。

根据上式，可以知道，要想加强水利泵站变压器的节能设计，需要选用具有良好的制作工艺的节能型变压器，采用优质冷轧取向硅钢片，特别是使用有铁芯的涡流损耗及漏磁耗损组成的变压器，综合考虑变压器损耗和变压器短路电流的平衡关系，选用短路阻抗合适的变压器，如铜芯变压器，这样不仅能够降低变压器的短路损耗和有功损耗，还大大降低了变压器电阻，增大通过电流。

5 结 语

综上所述，节能设计是水利工程设计中的一个全新的课题。这就需要在设计中，结合水利工程的特点，严格根据国家有关技术标准、规范，合理分析工程的节能效果，有针对性的确定工程的节能措施，以完善水利工程设计内容，这将具有十分深远的意义。

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