節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用探討

文／溫其琳 茂名市電白區(qū)水利水電勘測設(shè)計室有限公司 廣東茂名 525499

引言：

水利工程作為系統(tǒng)性工程，在具體設(shè)計環(huán)節(jié)對于節(jié)能質(zhì)量要求非常高。因此在設(shè)計環(huán)節(jié)需要將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，這樣才能滿足水利工程節(jié)能設(shè)計要求。

1、水利工程節(jié)能設(shè)計的意義

綜合分析目前我國水利工程的實(shí)際情況，其主要是保障民生，實(shí)現(xiàn)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(shè)，水利工程建設(shè)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(xiàn)出非連續(xù)化的狀態(tài)，這樣的情況下，水利工程的建設(shè)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(chǎn)生巨大的影響。通過水利工程的建設(shè)和使用，滿足人們的日常生產(chǎn)生活的需要，但是對原自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生很大的破壞和影響。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，有些水利工程沒有設(shè)置節(jié)能環(huán)保的設(shè)施，造成河流退化比較嚴(yán)重，自然體系也受到影響。因此，在現(xiàn)代社會的發(fā)展中，水利建設(shè)要提起足夠的重視，必須融入節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展，為我國水利工程事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，也會帶動社會的進(jìn)步。

2、節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)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(jié)能技術(shù)的應(yīng)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(fā)和利用，從而加速水利工程的建設(shè)，提高自排能力。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，把泵閘和水閘充分的利用，建造出完善配套技術(shù)，保證兩者功能相互彌補(bǔ)和使用，防止存在劣勢和問題。通過增加排水的速度，促進(jìn)排水效率的提升，縮短工作的時間，促進(jìn)工作效率和質(zhì)量的提升。因此，需要加強(qiáng)泵閘布置設(shè)置，達(dá)到合理性科學(xué)性的要求，運(yùn)行質(zhì)量的全面提升。

2.2 將水利工程的自排能力進(jìn)行優(yōu)化

自排能力的作用就是讓水利工程內(nèi)的積水有效的排出，可以全面的提高河道內(nèi)水資源的利用率，改善運(yùn)行的情況，促進(jìn)水利工程防汛能力的提高。從這個方面分析發(fā)現(xiàn)，自排能力對于水利工程的運(yùn)行效果和質(zhì)量產(chǎn)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(jié)能技術(shù)，確定合適的斷面形式和尺寸，讓水利工程建設(shè)施工可以順利的進(jìn)行，保證水利工程安全、經(jīng)濟(jì)與合理，達(dá)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(chǎn)生嚴(yán)重的損害，達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 增強(qiáng)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(jié)能技術(shù)的合理開發(fā)合理，通過提高綠化的效果以更好的促進(jìn)河道防洪效果的提升，綠化設(shè)施可以進(jìn)行攔截，節(jié)約資源，有效的縮短排水的時間。此外，綠化還能夠創(chuàng)造美景，可以營造出良好的自然環(huán)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(yè)發(fā)展有積極作用。

3、生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面存在的問題

3.1 設(shè)計流程過于簡單

水利工程項目建設(shè)施工中，需要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計流程，保證各個環(huán)節(jié)都處于管理范圍內(nèi)，但是有些水利工程項目的設(shè)計中，很多都沒有按照設(shè)計流程，沒有做好方案的對比分析，設(shè)計時也沒有考慮到不同區(qū)域的特點(diǎn)，并且確定合適的管理目標(biāo)和要求，并不能綜合分析自然、經(jīng)濟(jì)與社會的各個方面因素，實(shí)現(xiàn)工程全面建設(shè)和運(yùn)行，才能更好的促進(jìn)水利工程發(fā)展。

3.2 方法不夠節(jié)能

（1）水利工程規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)，沒有綜合分析生態(tài)環(huán)境方面的要求，并不能達(dá)到可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。（2）沒有明確生態(tài)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計方法比較陳舊。生態(tài)系統(tǒng)自身就有地理位置與區(qū)域的差異，所以造成水利工程無法發(fā)揮出應(yīng)有的作用，方法和效益比較差，評價的標(biāo)準(zhǔn)也難以提高。（3）水利工程設(shè)計人員的生態(tài)環(huán)保意識較差。在設(shè)計的過程中沒有能夠考慮到節(jié)能結(jié)的應(yīng)用形式，造成水利工程規(guī)劃方案比較差，意識比較差，極大的影響生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)。（4）生態(tài)設(shè)計理念不到位，無法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，對于今后水利工程的建設(shè)和運(yùn)行帶來不利的影響。

3.3 其他相關(guān)設(shè)計問題

（1）前期基礎(chǔ)資料不夠完善，分析了解不到位。當(dāng)前水利項目的設(shè)計環(huán)節(jié)，有些設(shè)計單位沒有對于水利工程的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)環(huán)境考察，造成現(xiàn)場分析不到位，無法給設(shè)計方案的確定提供幫助，也會給設(shè)計質(zhì)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(yùn)行。（2）技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的觀念較為薄弱，總體服務(wù)意識較差。當(dāng)前很多水利工程設(shè)計單位的認(rèn)識不到位，業(yè)主并不能充分的了解，業(yè)主會存在強(qiáng)烈干預(yù)的思想，細(xì)節(jié)分析不到位，造成項目設(shè)計方案更改的次數(shù)較多，影響正常的施工，面臨著巨額的索賠，產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至?xí)璧K水利工程事業(yè)的發(fā)展。

4、用電設(shè)備在節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用

4.1 科學(xué)選擇水泵與電動機(jī)

水泵與電動機(jī)都是水利工程的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對于水利工程的運(yùn)行有著直接的影響，而水泵與電動機(jī)連接方式極為重要，主要是下述集中方式：泵的軸和電機(jī)直接連接；泵的軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)軸連接；泵的軸通過減速箱和電機(jī)軸連接；泵的軸通過液力耦合器與電機(jī)軸連接。從連接方式來說，其主要分為直連與齒連兩種。因?yàn)椴煌B接方式產(chǎn)生的效果是不同的，其有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以應(yīng)該綜合分析實(shí)際情況，結(jié)合節(jié)能技術(shù)的要求，水利工程項目中，選擇使用水泵和電動機(jī)進(jìn)行連接，可以更好的促進(jìn)水利工程建設(shè)和運(yùn)行，從而可以提升工作效率和水平，保證工作可以順利的進(jìn)行，提升運(yùn)行的效果，縮短工期、提高工程水平。

4.2 對泵站的裝置進(jìn)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(yùn)行效果，其主要包含水泵、動力機(jī)、管道、輔助設(shè)備、水池、機(jī)房等，結(jié)合實(shí)際情況的需要，選擇合適的形式，以保證其運(yùn)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(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，要考慮到水利工程的具體情況，選擇符合實(shí)際需要的泵站類型和形式，從而可以更好的通過泵站運(yùn)行提高水利工程的運(yùn)行效果，優(yōu)化水利工程的性能，對于今后的水利工程事業(yè)發(fā)展有積極的作用。

5、節(jié)能技術(shù)在水利工程項目中的應(yīng)用

5.1 優(yōu)化水庫選址的作用

水庫選址是水利工程項目建設(shè)施工的關(guān)鍵，也是保證水利工程正常運(yùn)行的重要措施，如果選擇的環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，資源浪費(fèi)問題較為嚴(yán)重，產(chǎn)生巨大的損失。因此，在水利工程建設(shè)中，需要選擇高度落差大、上游水源豐富且人工建設(shè)方便的區(qū)域，從而使得水利工程的運(yùn)行效果，也不會產(chǎn)生嚴(yán)重的危害和影響。與此同時，水利工程的選址還應(yīng)該考慮到當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)設(shè)施、房屋以及道路等。綜合分析洪水發(fā)生的情況，對于突發(fā)洪水也能夠有效的處理，達(dá)到水庫運(yùn)行安全性。節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到水利工程中，在選址環(huán)節(jié)，不會產(chǎn)生浪費(fèi)的問題，避免產(chǎn)生投資過度的情況，還要提高水利工程的性能，滿足運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 建筑物節(jié)能設(shè)計

水利工程項目中，建筑物的種類和數(shù)量比較多，這些都是水利工程功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)部分，施工量巨大，給工程的運(yùn)行效果存在直接的影響，所以必須要從安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、技術(shù)等方面出發(fā)進(jìn)行，還要促進(jìn)能源的節(jié)約。節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，結(jié)合不同使用情況進(jìn)行水利工程建設(shè)施工，選擇合適的方式，以便于發(fā)揮出水利工程的優(yōu)勢?；诖耍谒こ痰慕ㄔO(shè)中，要秉承節(jié)能、環(huán)保、綠色的理念。將水利工程建設(shè)中，通過使用這些先進(jìn)理念，保證建筑物的使用要求合格，并且消除各種負(fù)面的因素影響，以提升總體的運(yùn)行效果。

5.3 對施工進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能措施設(shè)計

水利工程項目建設(shè)中，機(jī)器、工具的數(shù)量較多，會產(chǎn)生較大的能源消耗，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，同時也會給生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生很大的影響。而節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以減少能源的消耗，選擇合適的建設(shè)位置，有良好的交通運(yùn)行環(huán)境使用增加清潔的燃料，能夠避免燃料燃燒產(chǎn)生的能源浪費(fèi)，促進(jìn)資源節(jié)約，還能夠充分的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，綜合利用價值較高。

5.4 機(jī)器和金屬設(shè)計的節(jié)能措施

水利工程項目的運(yùn)行中，各種機(jī)器和金屬都會產(chǎn)生能源消耗，產(chǎn)生資源浪費(fèi)的問題，危害性比較嚴(yán)重，這種情況之下，必須要選擇合適的節(jié)能技術(shù)，使用更加先進(jìn)的技術(shù)，符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，從而可以達(dá)到能耗降低的要求，保證機(jī)器與工具可以順利的進(jìn)行，提高水利工程建設(shè)質(zhì)量，縮短項目工期，實(shí)現(xiàn)綜合效益的提升。

6、節(jié)能技術(shù)在供電方案上的應(yīng)用

6.1 選擇合理的供電方案

供電方案要結(jié)合不同的用電容量、用電性質(zhì)、用電時間、用電負(fù)荷等方面分析，了解電力供應(yīng)的需求和運(yùn)行的質(zhì)量，結(jié)合實(shí)際情況，選擇確定高壓供電、低壓供電、臨時供電等設(shè)施，滿足現(xiàn)場電力能源的使用需求，復(fù)合水利工程建設(shè)需要。結(jié)合用電負(fù)荷的重要性，采用多種電源供電的方法，準(zhǔn)備備用電源，設(shè)置應(yīng)急用電措施，從而可以滿足電力使用的需求。供電方案的設(shè)置，必須滿足運(yùn)行的要求，還要秉承同步設(shè)計、同步建設(shè)、同步運(yùn)營的效果，保證供電設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)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(shè)需要。

6.2 選擇最合適的變壓器

電力系統(tǒng)內(nèi)，變壓器都是重要的設(shè)施，對于電力工程運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性有著重要的影響，給系統(tǒng)提供合格的電壓。通過變壓器還能夠調(diào)節(jié)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(dá)到電力用戶的使用需要，保證電能供應(yīng)和輸送滿足要求。此外，變壓器能夠做好調(diào)節(jié)電流的作用，降低線路的損耗，促進(jìn)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(yùn)行效果，工作效率會得到提升，水利工程建設(shè)施工更加便利的進(jìn)行。

6.3 采用更多的新技術(shù)

水利工程項目建設(shè)中，很多因素都會產(chǎn)生影響，影響是非常巨大的，極大的影響水利工程的建設(shè)施工，也會造成各項功能的影響。水利工程建設(shè)中，因?yàn)榈乩砦恢玫脑蛴绊懀行┕こ讨?，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(fèi)也較為嚴(yán)重。通過使用補(bǔ)償技術(shù)，可以有效的防止發(fā)生資源浪費(fèi)的情況，還能夠簡化作業(yè)的流程，促進(jìn)工作效率不斷提升，工作質(zhì)量也會提高，水利工程的建設(shè)施工變得更加便利。泵站在安裝中，因?yàn)椴煌ㄔO(shè)位置的差異，很多工程會選擇使用揚(yáng)程低、流量大的水泵，需要配套使用大型異步電動機(jī)，這種電動機(jī)的功率因數(shù)較小，在0.6 左右，根據(jù)電力公司的供應(yīng)需要，應(yīng)該需要采用無功功率補(bǔ)償?shù)姆绞?，把功率因?shù)調(diào)整到0.9 左右。目前主要的操作方式就是集中補(bǔ)償，如果選擇高壓側(cè)補(bǔ)償?shù)姆绞?，還要采用人工投切的方法。泵站內(nèi)，設(shè)置的無功功率補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷水泵電機(jī)在90%以上，負(fù)荷相對穩(wěn)定，所以在泵站設(shè)計環(huán)節(jié)，需要使用補(bǔ)償新技術(shù)，每一臺電動機(jī)并聯(lián)一臺補(bǔ)償電容柜，采用的是防爆型電容柜，串聯(lián)電抗器，可以減小電流的沖擊影響，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。

7、節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用策略

7.1 水利工程布置節(jié)能設(shè)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(fā)電工程應(yīng)用直接水庫取水的方法，在該環(huán)節(jié)應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，可以發(fā)揮出水庫龍頭的作用，促進(jìn)水頭功率的提高，泵站揚(yáng)程也會縮短。根據(jù)用水的標(biāo)準(zhǔn)要求，合理的確定供水與發(fā)電隧洞的進(jìn)口高程，確定水庫最低行水位。基礎(chǔ)水庫的運(yùn)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(jī)組泵組安裝的標(biāo)高尺寸。電站水輪機(jī)組與水泵機(jī)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(jī)組形式。為了使得水庫高水位工作的供水與發(fā)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(shè)計時，要結(jié)合實(shí)際情況確定供水路線輸水方式，綜合分析當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件，確定高位差參數(shù)，盡量通過重力輸水的方式，充分利用當(dāng)?shù)氐牡貏?，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(fā)生損失的問題。

（3）選擇供水工程的管材

供水管道選擇環(huán)節(jié)，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(yùn)行的阻力，有效的預(yù)防水流能量損失嚴(yán)重的情況。

7.2 水利工程建筑物設(shè)計節(jié)能

（1）建筑屋面、墻體以及門窗的節(jié)能技術(shù)

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

（2）空調(diào)與采暖技術(shù)

根據(jù)水利工程建設(shè)地帶的自然環(huán)境以及建設(shè)施工條件，要結(jié)合實(shí)際條件，研發(fā)出先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)，比如在建筑物內(nèi)應(yīng)用空氣熱回收技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)，從而可以更好的節(jié)約能源，促進(jìn)應(yīng)用效果的提升。

（3）采用通風(fēng)與采光節(jié)能技術(shù)

水利工程的建筑物設(shè)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(fēng)與采光節(jié)能技術(shù)，以更好的增加采光率，改善室內(nèi)環(huán)境，滿足人們生活要求。

7.3 水利工程電氣節(jié)能設(shè)計

水利工程的電氣系統(tǒng)內(nèi)，必須要綜合分析實(shí)際情況，創(chuàng)建出合適的節(jié)能空間，保證水利工程建筑可以順利的利用，每個項目設(shè)計都符合節(jié)能的要求，從而保證水利工程建設(shè)施工發(fā)揮出應(yīng)有的效果，提高水利工程電力系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。只有保證設(shè)計具備科學(xué)性、合理性的要求，改進(jìn)電力設(shè)計方案，促進(jìn)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(jié)能技術(shù)的合理開發(fā)和應(yīng)用，才能更好的發(fā)揮出電力設(shè)備的作用，降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約。

在水利工程的電力系統(tǒng)內(nèi)，電氣節(jié)能設(shè)計必須要考慮到變壓器方面，體現(xiàn)出變壓器的優(yōu)勢，選擇節(jié)能變壓器設(shè)備，達(dá)到運(yùn)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(gòu)建高質(zhì)量的節(jié)能空間，不會產(chǎn)生嚴(yán)重的能源損耗，促進(jìn)能源利用率的提升，還不會產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境傷害，實(shí)現(xiàn)總體效益的提升。

7.4 水利工程施工節(jié)能設(shè)計

水利項目的施工建設(shè)中，能耗量較大，能耗主體較多，比如運(yùn)輸車輛、施工機(jī)械等，需要消耗大量的化石燃料、電力能源，尤其是土壩結(jié)構(gòu)的施工中，比較特殊，機(jī)械設(shè)備是主導(dǎo)，在項目的施工環(huán)節(jié)，必須要加強(qiáng)設(shè)備的選擇和利用，使用具備節(jié)能性的設(shè)備，才能達(dá)到水利工程建設(shè)能耗的降低。優(yōu)先選擇先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備，并且落實(shí)檢修和維護(hù)管理措施，選擇合適的防護(hù)管理措施，減少噪音污染的問題，達(dá)到環(huán)保性要求。同時，還應(yīng)該合理搭配設(shè)備使用，盡量避免超負(fù)荷的運(yùn)行，促進(jìn)設(shè)備運(yùn)行效率的提高，符合工程建設(shè)的需要，并且不會產(chǎn)生嚴(yán)重的能源損耗。此外，還要加強(qiáng)設(shè)備的開關(guān)控制，盡量使用節(jié)能開關(guān)，保證設(shè)備正常運(yùn)行，隨時開關(guān)控制，以保證能耗有效的控制，水利工程建設(shè)順利進(jìn)行的同時，還能夠減少水利工程傷害。

結(jié)語：

綜上所述，水利工程是我國重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對于現(xiàn)代社會發(fā)展、人們生活質(zhì)量提升有著重要的影響，結(jié)合實(shí)際情況需要，選擇合適的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行水利工程設(shè)計，發(fā)揮出節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢，有效的減少工作量，保證節(jié)能技術(shù)合理開發(fā)利用，保證水利工程的運(yùn)行更具科學(xué)性，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，為現(xiàn)代社會的發(fā)展提供幫助。