水利工程设计中节能技术的应用

明开宇

（黑龙江省齐齐哈尔市嫩江巡查管护总站，黑龙江 齐齐哈尔161000）

在有效的开展水利工程设计研究过程，应该结合具体工程实际，有针对性的开展实践研究，从而才能进一步提高水利工程设计水平。在设计过程应该重视引入节能技术方案，要重视开展节能设计研究，以此才能保证水利工程建设效率。通过实践研究，本文总结了具体的节能设计对策。

1 水利工程节能设计的意义

依据水利工程的实际情况来看，是帮助人民群众生产生活的重要工程，其对自然河流的影响主要集中在两个方面：首先，对自然河流的渠道化，水利工程会将原版的河流走向，改造成为直线型的人工河流。其次，河流会因水利工程的影响变得非连续化，针对水利工程的使用具象情况来看，会将原有流动的河流变为静止态的人工湖，使得流水的边界、水深和流速等都会造成不同程度上的影响。不可否认，水利工程的出现，极大程度上满足了人民群众的生产作业需求，但对原有的自然界体系和循环造成了负面影响。目前来看，部分无节能技术使用的水利工程，不可避免地引发了河流退化，严重影响了周边的自然体系。因此，现代化的水利工程实施过程中，不仅要注重经济效益，更要将节能环保、可持续化发展摆在重要位置。

2 水利工程设计中节能技术的应用策略

2.1 水利工程规划与工程总布置节能设计要点

2.1.1 工程规划设计要点

在当下水利工程设计阶段，就需要切实以节能减耗的角度所出发，使得工程方案更为具象和系统化。在如今施工作业的时候，要尽量选择降低用电、用油的总量，优化土石方的开挖量与回填量，达到土石挖填平衡的目的。要选择合适的开采场地，减少土石方无意义的运输，节省时间并减少汽车尾气等排放，要尽量满足国家防洪的需求下，进一步地综合加强水能的利用，力求以最小的经济成本换取最大的经济效益。在用水路线的设计上，要尽量甄别地水头损失的线路，使得引水方式得到最佳的优化。

2.1.2 工程总布置节能设计要点

针对水利工程的枢纽设置，需要利用好当下建筑环境的地形，达到建筑物紧密相连，与居民生活区有一定的距离。在轴线的设计上需要出具多个具体的方案进行比对，找出其中原材料使用最少的内容，减少混凝土为代表的原材料使用，充分考虑水头损失以及管道损失等问题，合理选择最优方案。要利用好包括斜坡等路线的布置，使得整个环境的优势被发挥，要避免高挖空、高填地段的手法，要尽量形成原有的地形差，达到水源自流的目的，达到水源、能量的高效率利用目的。

2.2 水利工程建筑节能设计要点分析

从水利工程的构成来看，会根据工程要点进行大坝选择，从而选择最优的布置方案，减少能源及材料的消耗，达到节能减排的要求。在坝型选择上，要尽量靠向节能型，同样造价上选择节能效果较好的款型。为了更好落实节能技术的使用，在当下水利工程的坝型选择上，就需要充分以如下几个要点进行选择与对比，包括材料、施工方法、条件、造价等，使得混凝土结构的抗压强度达到最佳水平，减少坝体本身的厚度，即可达到混凝土用量减少的目的。要选择较高的取水高程，使得水源能够在重力作用下，自上而下地流下，达到良好的断面比较形式，减少出现水头损失以及工程量。

2.2.1 岸坡防护生态结构

在水利工程的节能施工下，岸坡防护生态结构是一类在水陆交接区域的建筑物，在地理位置的制约下，会的水利工程及周边的生态系统起到关键的维护作用。结合以往的经验来看，会有大量的水生、陆生生物在水利工程周边繁衍，而为了更好达到节能建筑的措施，就必须充分依托岸坡防护生态结构达到共生关系。需要注意的是，针对岸坡防护生态结构除了需要保障工程安全以外，更需要有容纳不同景观的能力。节能设计中还需要明确如下几个要点：并非所有的区域都需要结构予以保护，仅对其重点区域做好防护即可。例如，在填土作业完成后的岸坡工作。针对工作人员在防护控制线的设计上，需要保证两岸的走势互相一致，以求降低对河道的占用。

2.2.2 堤坝建筑技术设计

堤坝是水利工程中不可或缺的重要一环，在节能技术的使用过程中坝体也是重要的关键环节，在材料选择、技术方法以及政府监测上有着众多的限制，在堤坝的建筑上，传统意义上没有有关于节能设计的内容，为了确保水利工程总体上的设计水平，就需要加强协调关系的建设。首先，坝体设计中就需要引入专门的建筑概念，做好专门的技术分析。目前最为常见的问题即为坝体修建过程中会造成泥沙堆积，使得河流的走势出现严重影响，牵连到农业产业以及生态动物。因此，在节能设计上，要预先考虑到泥沙的转运处理，将其延伸到项目之前进行，将问题的“事后调整”转移至“事前规划”。

2.3 水利工程供电节能设计

2.3.1 采用就地补偿

目前绝大多数的水利工程尤其是农村进行的小型水利工程，由于地理条件的限制，其水泵的电机使用大多小功率的设备，而会与供电公司存在切实差距，对此加强功率补偿尤为关键，其常见措施是集中补偿。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。

2.3.2 合理配置变压器

由于水利工程中的电动机用电量相对较大，因此需要配置专门的降压变压器。其排水泵只在紧急条件下驱动，尽管其使用频率不高，但水利工程的每天供电环节缺失不可缺少的重要环节。部分时候需要配备专门的变压器设置，尽管工程投资要求提升，但在节能效果上相对较好，能源节约的效果也较为明显。

2.4 施工节能设计要点分析

2.4.1 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。在进行混凝土的人工骨料选择上，则需要充分建设在岩块粒度的设计，明确要易于运输、便于破碎的特点。同时，要考虑运输设备的使用，尽可能选择低碳、环保的设备，以求达到料场平衡、节能减排的绿色施工目的。

2.4.2 施工交通节能设计

针对水利工程这样规模较大的工程来说，其施工交通也会耗费较大量的能源，而节能建筑设计中也需要将施工交通的环节考虑其中。针对对外的交通运输，需要充分以场内交通进行衔接和联动，在运输距离的把控上要尽量短，并减少无意义的中转环节。在条件允许的情况下，可使用更为节能的水运路线。在场内交通则需要以公路运输的方式为主，重车下坡、轻车上坡是最为主要的原则。要做好对道路的养护工作，减少安全隐患的同时，达到节能目的。

总之，通过在水利工程设计过程中引入节能设计理念，利于全面提高水利工程建设质量，能够为水利工程建设工作开展奠定良好基础。作为相关设计人员，更应该全面掌握节能设计策略，从而才能不断提高水利工程设计水平。