关于水利工程节能设计中若干问题的分析

胡长勇 金琛

【摘 要】改革开放以来，随着我国科技的不断进步和经济的快速发展，建立节能型的社会，是水利建设工程设计者必须要面对和考虑的工程课题。各种新型的、先进的技术逐渐在水利工程的建设中得到广泛应用，节能技术是目前尤为新型、先进的技术，其在水利工程的工程设计中自然得到广泛的应用。而本文主要分析了水利工程中的节能设计，进而介绍了节能技术在水利工程设计中的应用。

【关键词】水利；工程；节能；设计

一、水利工程设计中的节能分析

（一）水利工程的自排能力

目前，水利工程已经依据自身的实际情况创建了健全的防洪排涝措施，水系安排也得到了进一步的优化。在比较节能技术的实用性、经济性以及安全性之后，合理地选择适当的水闸闸孔宽度和河道断面。这样不仅可以减少泵站的建设量，还可以充分利用闸后和闸前之间存在的水位差距来开关闸门，然后经过水利工程的自排来满足调水和防洪排涝需要。

（二）合理的布设泵闸

仅仅是凭借着水利工程的自排能力是不可能满足水利工程的防洪排涝以及调水需求的，而要想达到这一效果，就需要设置和水利工程自排能力相符合的泵站。 在进行泵站的设计时，一般会把泵和闸结合起来进行合理的布设， 就是说在泵站的下方或泵站周边设置和它相符合的水闸，需要注意的是，一定要以水闸的自排作用为核心。 此外， 倘若出现恶劣天气和较大的水位差，就要马上采用强排措施，因为这样做不仅可以在很大程度上缩短排水时间，还可以避免不必要的浪费。

（三）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。

（四）采用信息技术来进行科学、合理的调度

目前，随着我国经济的发展，为满足社会发展的需要，我国已经建立了许多水利工程。 倘若能够及时地依据天气情况而对水利工程进行合理、科学的调度，就能够在很大程度上提升水利工程的防洪和调水能力，从而达到缩减排水时间和节能的目的。但是，这一工程是非常复杂的，倘若仅仅是依赖人工调节是很难实现的。 因此，就需要借助信息技术，即通过建立防洪和水资源监控系统，采用集散控制的方式，应用计算机网络技术来进行统一的调度并给予及时的控制，从而提高水利工程的反应速度，并达到优化工程运行结构、缩减经营成本的目的。

二、关于项目的节能措施

（一）水库选址设计优化

选择修建水库方案时，要考虑库址，坝址以及修建水库后是否需要移民等。在不考虑地质条件下，重点要考虑三个因素：

第一，区域内必须有一个可供储水的盆地或洼地，这种地形的等高线呈口袋型，“袋大”腹地宽阔，库容量大；

第二，大坝应建在等高线近于闭合地段以及峡谷最窄处，以减少工程量，节省投资，确保大坝安全；

第三，要保证水库地势处于较高处，这样能有效减少闸门的应用，为工程排水系统的修建提供便利。

（二）工程布置节能措施

1、水库水头的利用。对于以水库枢纽为主的水利工程，供水及水力发电工程均直接由水库取水，主要节能手段是充分利用水库水头，以降低泵站扬程（ 或增加自流引水能力） 、增加发电水头。水库供水发电洞高程按照满足水库最低运行水位（即水库死水位）的引水要求确定；水泵、水轮机机组安装高程根据水库调度运行要求确定的各供水对象最低引水位确定。直接由水库取水的泵站水泵机组及电站水轮机机组尽可能采用压力进水，机组选型按照满足水库最高运行水位的要求确定，以保证水库高水位运行时的供水及发电能够利用水库水头、降低运行时的电能消耗。

2、供水线路输水方式及输水线路的选择。供水线路输水方式的选择尽可能利用地形高差，有采用重力流自压输水条件的尽量采用。对于城市及工业供水工程一般要全部采用封闭管道输水，以减少输水过程中的水量损失。供水线路根据地形条件，尽量减少平面及竖向折转，以减少输水局部水头损失。

（三）建筑物设计节能措施

建筑物设计节能技术主要用于泵站厂房、水电站厂房、管理站用房等工业及民用建筑物的设计中。目前国家正在逐步发展和完善建筑物节能标准体系，建筑物设计节能措施一般需要考虑以下几方面内容。

1、建筑墙体、屋面和门窗节能技术。包括采用高效保温材料复合的外墙和屋面、外墙外保温技术，限制并逐步淘汰内保温技术；采用各类新型屋面节能技术、节能窗技术，控制窗墙面积比，窗户的传热系数和遮阳系数等。

2、采暖和空调节能技术。包括根据工程所在的自然条件和基础设施条件，研究采用集中供热技术、优化配置冷热源技术、空气热回收技术、太阳能技术等先进节能技术的合理性和可行性，减少采暖、制冷方面的能源消耗。

3、采光和通风节能技术。包括根据建筑物的布局情况，研究泵站、水电站厂房利用自然光技术、自然通风技术的可行性，减少采光通风方面的能源消耗。

3、机电及金属结构设计节能措施

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。根据节能中长期专项规划的要求，到2010 年新增主要耗能设备能源效率将达到或接近国际先进水平，在各类设备选型设计中，应按照有关政策要求，选择运行效率高、节能效果好的设备；同时，对于运行工况变化较大的泵站，应配备必要的调节和控制设备，以保证运行期间水泵机组能在高效区运行。

（四）施工节能措施

施工期间的能源消耗主要是各类施工机具、运输车辆的电能、燃油消耗，特别是在土石坝施工中，坝体填筑所需的运输、碾压机具的燃油消耗是施工期间的主要能源消耗，在施工组织设计中，应根据坝址区、料场区的地形、交通条件，采用施工网络技术优化施工运输、碾压工序，以减少施工期的燃油消耗。

（五）工程运行节能管理

水利工程运行期间的节能一方面要靠优化设计方案作为保障，另一方面则要通过合理的运行管理措施来实现。运行期间应根据工程任务和设计方案、工程调度运用方式、生产设备组成及其性能特点等，确定工程的节能、降耗运用措施和原则，主要包括：在供水调度中应根据用水量的变化情况，充分利用供水线路上调节工程的作用，合理确定水泵机组的开机数量、运行时间，并确保水泵机组在高效区运行，以减少不必要的电量消耗和水量消耗；水電站运行应根据水库的下泄流量，选择合理的运行机组，尽可能利用下泄水量发电。

三、结束语

节能技术在水利工程设计项目中的广泛应用，使水利工程项目的建设符合我县当前经济建设发展方向，满足了我县经济建设发展的需要。节能技术的广泛应用，会使我县的水利工程的建设方向朝着更节能更高效的方向发展。

参考文献：

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[2]刘后虎，水利工程设计中存在的问题及改进措施[J] 中国高新技术企业，2010（13）

[3]邹礼兵，傅心铎，殷振东、，水利工程设计节能的应用[J] 科技资讯，2013（23）