淺析水利工程節(jié)能設(shè)計要點

鄂晨穎+彭沖

摘 要：水利工程節(jié)能設(shè)計需要合理選擇工程總體布置形式，優(yōu)化布置方案，結(jié)合水利工程的特點，嚴格根據(jù)國家有關(guān)技術(shù)標準、規(guī)范，合理分析工程的節(jié)能效果，有針對性的制定工程的節(jié)能措施，從而提高水利工程的質(zhì)量。本文對水利工程功能的節(jié)能要點與水利工程節(jié)能設(shè)計要點進行了探討分析。

關(guān)鍵詞：水利工程；功能；節(jié)能要點；節(jié)能設(shè)計；要點

一、水利工程功能的節(jié)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(jié)構(gòu)特征，該水利工程，經(jīng)過多年建設(shè)已形成一個較完善的防洪排澇體系，水系經(jīng)過優(yōu)化布置，再進行綜合技術(shù)經(jīng)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(diào)水的要求。

2、合理規(guī)劃，綜合考慮區(qū)域排水模式。在設(shè)計區(qū)域排水水系時，排水系統(tǒng)一般都分一級排水和二級排水，先將整個區(qū)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(qū)域外。在排水系統(tǒng)設(shè)計時，優(yōu)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(qū)域內(nèi)一級排水泵站動力總和，節(jié)能效果顯著。

3、合理應(yīng)用信息技術(shù)，進行科學(xué)調(diào)度。如何根據(jù)氣象和地理條件對這些水利工程進行高效調(diào)度，提高綜合防汛和調(diào)水能力，減少強排時間，以達到節(jié)能的目的，是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，依靠傳統(tǒng)人工調(diào)度的方式是無法解決這個難題的，只有應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)才能滿足上述要求。新建的防汛和水資源管理實時監(jiān)控系統(tǒng)是新時期區(qū)域水利工程信息化調(diào)度控制的中樞，以現(xiàn)代集散控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)全部水利設(shè)施的實時控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理，達到優(yōu)化運行結(jié)構(gòu)、提高反應(yīng)速度、降低運行成本的目的。

二、水利工程節(jié)能設(shè)計要點分析

1、水利工程規(guī)劃與工程總布置節(jié)能設(shè)計要點分析。（1）工程規(guī)劃設(shè)計要點。水利工程總體布置要從節(jié)能降耗角度，優(yōu)化工程布置方案。根據(jù)建筑物組成、施工組織設(shè)備、對施工能進行分析、優(yōu)化設(shè)計，降低施工用電、用油，優(yōu)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(jīng)濟效益，提高能源利用效率。引水、灌溉工程應(yīng)盡量減少水頭和水量損失以節(jié)約能源，比選輸水線路，優(yōu)先選擇自流輸水的引水方式。（2）工程總布置節(jié)能設(shè)計要點。樞紐布置要充分利用地形、地質(zhì)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(yōu)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(yīng)結(jié)合地質(zhì)、地形條件，考慮水頭損失和斷面尺寸的相互關(guān)系，合理選擇。對引調(diào)水、供水工程線路布置要結(jié)合地形、地質(zhì)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、水利工程建筑節(jié)能設(shè)計要點分析。建筑物包括各種形式的大壩，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下優(yōu)化布置方案，盡量減少耗能材料的工程量，達到節(jié)能要求。壩型比選中應(yīng)考慮節(jié)能，在投資相當(dāng)?shù)那闆r下宜優(yōu)先考慮采用低耗能材料的壩型。壩型和結(jié)構(gòu)選擇應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)刂尾牧?、?dǎo)流、施工條件等進行技術(shù)經(jīng)濟和節(jié)能比較，如河谷狹窄、地質(zhì)條件良好，可優(yōu)選拱壩，有利于發(fā)揮混凝土的抗壓強度，大大降低壩體厚度，大量節(jié)省混凝土工程量；如河谷寬闊、地質(zhì)條件較好，可修建重力壩，采用碾壓混凝土壩，比混凝土重力壩可節(jié)省大量水泥、提高施工效率；河谷寬闊、地質(zhì)條件較差、河床覆蓋層較、沙土料儲量豐富，適于建土石壩，可采用混凝土面板砂礫石壩，可節(jié)省大量土料運輸。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(yīng)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。

3、水利工程供電節(jié)能設(shè)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(zhuǎn)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(xí)慣做法是集中補償。水利工程中需要進行功率補償?shù)碾妱訖C占90%以上，負荷也比較固定，設(shè)計中主要采用就地補償技術(shù)，電動機就地并聯(lián)補償電容柜，選用防爆型電容器，并串聯(lián)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(shè)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(shè)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(wěn)定性，也節(jié)約了大量能源。（3）采用直連方式。水利工程用電設(shè)備的節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)該要求轉(zhuǎn)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(jīng)濟劃算。

4、施工節(jié)能設(shè)計要點分析。（1）主體工程施工節(jié)能設(shè)計要點。施工設(shè)備選擇宜遵守下列原則：適應(yīng)工程所在地的施工條件，符合設(shè)計要求；設(shè)備性能機動、靈活、高效、能耗低；設(shè)備配套選擇應(yīng)有利于設(shè)備的調(diào)動，減少資源浪費；設(shè)備通用性強，能在工程項目中持續(xù)使用。應(yīng)結(jié)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(shè)計宜控制巖塊粒度，適應(yīng)裝運、破碎設(shè)備要求。應(yīng)考慮運輸設(shè)備與挖裝設(shè)備的匹配。料場規(guī)劃及開采應(yīng)使物料及棄渣的總運輸量最小，做好料場平衡，以達到節(jié)能目的。混凝土運輸過程中應(yīng)使中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)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(shè)備，混凝土澆筑宜多用鋼模，少用木模。（2）施工交通節(jié)能設(shè)計。施工交通運輸可劃分為對外交通和場內(nèi)交通兩部分。應(yīng)結(jié)合節(jié)能要求，經(jīng)比較選擇對外交通運輸方案，進行場內(nèi)交通規(guī)劃。對外交通運輸應(yīng)選定便于與場內(nèi)交通銜接的方案，對外交通運輸節(jié)能設(shè)計要求：運輸距離盡可能短；中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)盡可能少；有條件的工程可采用水運。場內(nèi)交通運輸節(jié)能設(shè)計要求：場內(nèi)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(yīng)加強道路維修養(yǎng)護，以保證路況良好，降低能耗。

結(jié)束語

水利能源利用對我國能源使用具有重要作用，并且由于水利工程投入資金較大，建設(shè)周期所需的能耗也較多，因此在設(shè)計時，應(yīng)充分考慮設(shè)計、施工、運行等每一個環(huán)節(jié)，加強節(jié)能設(shè)計管理，從而實現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

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