新时期水利工程节能设计探究

张晓凡

摘 要：水利工程节能设计需要合理选择工程总体布置形式，优化布置方案，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，有针对性的制定工程的节能措施，从而提高水利工程的质量。本文对水利工程功能的节能要点与水利工程节能设计要点进行了探讨分析。

关键词：水利工程；功能；节能要点；节能设计；要点

1 水利工程功能的节能要点分析

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决于水系的布置和水闸、河道的结构特征，该水利工程，经过多年建设已形成一个较完善的防洪排涝体系，水系经过优化布置，再进行综合技术经济比较，选择合理的水闸的孔宽和河道断面，就可以只建水闸少建泵站，利用闸前后的水位差，通过启闭闸门，用自排来达到排涝和调水的要求。

2.合理规划，综合考虑区域排水模式

在设计区域排水水系时，排水系统一般都分一级排水和二级排水，先将整个区域分成几块，每一块需要排出的水集中到一级泵站，启动一级泵站的水泵将水排至二级排水河道里，再由二级排水河道里的出口泵闸将水排到区域外。在排水系统设计时，优化水系的布置和合理选择二级排水水位，利用地面和河道水位的高差，使一级排水就近直接排入二级排水河道，可取消或减少一级排水泵站，这种排水模式会使二级排水泵站动力和运行时间有所增加，由于二级排水的河道有蓄水的功能，因此二级排水泵站增加的动力远小于区域内一级排水泵站动力总和，节能效果显著。

3.合理应用信息技术，进行科学调度

如何根据气象和地理条件对这些水利工程进行高效调度，提高综合防汛和调水能力，减少强排时间，以达到节能的目的，是一个非常复杂的系统工程问题，依靠传统人工调度的方式是无法解决这个难题的，只有应用现代化的信息技术才能满足上述要求。新建的防汛和水资源管理实时监控系统是新时期区域水利工程信息化调度控制的中枢，以现代集散控制和网络技术实现全部水利设施的实时控制、统一调度、集中管理，达到优化运行结构、提高反应速度、降低运行成本的目的。

2 水利工程节能设计要点分析

2.1 水利工程规划与工程总布置节能设计要点分析

（1）工程规划设计要点。水利工程总体布置要从节能降耗角度，优化工程布置方案。根据建筑物组成、施工组织设备、对施工能进行分析、优化设计，降低施工用电、用油，优化总体布置，减少工程土石方开挖和回填量，尽量做到土石方挖填平衡。合理选择土料场，减少土石方运量和运距。对于防洪为主的水利工程，在满足防洪要求的前提下，尽可能地考虑水能的综合利用，以获得最佳经济效益，提高能源利用效率。引水、灌溉工程应尽量减少水头和水量损失以节约能源，比选输水线路，优先选择自流输水的引水方式。（2）工程总布置节能设计要点。枢纽布置要充分利用地形、地质条件、各建筑物布置紧凑，减少连接建筑物。水库坝址、坝轴线选择要进行多方案比选，优化布置方案，降低混凝土、建筑材料用量、土石方动用量。对各类过水建筑物布置和断面选择，应结合地质、地形条件，考虑水头损失和断面尺寸的相互关系，合理选择。对引调水、供水工程线路布置要结合地形、地质条件，避开高挖、高填地段，尽量利用水库水位、地形高差，能自流尽量自流，尽量减少平面和竖向折弯，减少水头损失和能量损失。

2.2 水利工程建筑节能设计要点分析

建筑物包括各种形式的大坝，在满足结构安全的前提下优化布置方案，尽量减少耗能材料的工程量，达到节能要求。坝型比选中应考虑节能，在投资相当的情况下宜优先考虑采用低耗能材料的坝型。坝型和结构选择应结合地形、地质条件、当地筑坝材料、导流、施工条件等进行技术经济和节能比较，如河谷狭窄、地质条件良好，可优选拱坝，有利于发挥混凝土的抗压强度，大大降低壩体厚度，大量节省混凝土工程量，选择合适的取水高程，尽量采用自流输水以减少永久运行的能耗，渠道和隧洞应采用合适的纵坡和糙率综合比较断面形式，以减少水头损失、工程量和占地费用。

2.3 水利工程供电节能设计

（1）采用就地补偿。水利工程因地理条件的限制，多选用低扬程、大流量的水泵与低转速大型异步电动机，这种电动机的功率较低，与供电公司的要求存在差距，这种情况下，要进行功率补偿，习惯做法是集中补偿。水利工程中需要进行功率补偿的电动机占90%以上，负荷也比较固定，设计中主要采用就地补偿技术，电动机就地并联补偿电容柜，选用防爆型电容器，并串联电抗器以限制电流冲击。（2）合理配置变压器。水利工程中的电动机用电量较大，须设置专用降压变压器，水利工程的排水泵站只在紧急情况下启动，使用频率相对较小，而水利工程站用电天天都需要供电，在设计供电方案时，有必要另配站用变压器，虽然增加了部分工程投资，但提高了供电过程中的稳定性，也节约了大量能源。（3）采用直连方式。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。

2.4 施工节能设计要点分析

（1）主体工程施工节能设计要点。施工设备选择宜遵守下列原则：适应工程所在地的施工条件，符合设计要求；设备性能机动、灵活、高效、能耗低；设备配套选择应有利于设备的调动，减少资源浪费；设备通用性强，能在工程项目中持续使用。应结合施工总布置及施工总进度做好整个工程的土石方平衡，以减少弃渣二次倒运。利用工程开挖料作为混凝土人工骨料时，开挖爆破设计宜控制岩块粒度，适应装运、破碎设备要求。应考虑运输设备与挖装设备的匹配。料场规划及开采应使物料及弃渣的总运输量最小，做好料场平衡，以达到节能目的。混凝土运输过程中应使中转环节最少，运距短，温度控制措施简易、可靠，混凝土宜直接起吊入仓，混凝土浇筑、运输宜选用先进、高效、可靠的设备，混凝土浇筑宜多用钢模，少用木模。（2）施工交通节能设计。施工交通运输可划分为对外交通和场内交通两部分。应结合节能要求，经比较选择对外交通运输方案，进行场内交通规划。对外交通运输应选定便于与场内交通衔接的方案，对外交通运输节能设计要求：运输距离尽可能短；中转环节尽可能少；有条件的工程可采用水运。场内交通运输节能设计要求：场内交通运输宜采用公路运输方式；运料线宜采用平坡或重车下坡、轻车上坡；上坝线与运料线相接，并随坝体的升高而变化；应加强道路维修养护，以保证路况良好，降低能耗。

参考文献

[1]刘爱军.关于水利工程节能设计中几个问题的探讨[J].中国农村水利水电，2010（01）

[2]邵蕾，李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技，2011（08）