探討水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)中的若干問題

李元奇

(貴州水利科技開發(fā)有限責(zé)任公司，貴陽550000)

1 工程規(guī)劃與工程總布置節(jié)能設(shè)計(jì)

1.1 工程規(guī)劃

水利水電工程規(guī)劃應(yīng)考慮推進(jìn)水能資源優(yōu)化開發(fā)利用和合理配置，推進(jìn)有利于節(jié)能的水利開發(fā)方案，優(yōu)化開發(fā)布局。規(guī)劃中需合理確定工程任務(wù)組成、順序和規(guī)模。工程規(guī)模比選應(yīng)考慮節(jié)能分析。

以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(jì)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。灌區(qū)規(guī)劃中應(yīng)考慮節(jié)水節(jié)能措施。水電站工程應(yīng)充分利用水能，合理布置河段多級(jí)開發(fā)的形式，兼顧統(tǒng)籌和綜合開發(fā)利用。排澇泵站應(yīng)選擇合適的站址，合理選擇自流排放和抽排相結(jié)合的布置形式［1］。

1.2 工程總布置節(jié)能設(shè)計(jì)

樞紐布置應(yīng)考慮節(jié)能要求，建筑物布置盡量緊湊合理以減少土地占用和運(yùn)行管理費(fèi)用。樞紐布置方案比選中，應(yīng)考慮長期效益和長期投入，節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)作為建筑物布置方案比選的一個(gè)重要條件［2］。

根據(jù)工程的任務(wù)和規(guī)模合理選擇總體布置形式，優(yōu)化布置方案，盡量減少主體工程量，尤其是鋼筋、水泥等耗能材料的工程量。引水、灌溉等工程應(yīng)盡量在高處布置水源點(diǎn)，盡量減少泵站的揚(yáng)程，降低長期運(yùn)行電能損耗。合理選擇水電站布置形式，減少長期運(yùn)行的通風(fēng)、照明和采暖空調(diào)的電能損耗。合理選擇引水線路布置形式，盡量減少引水線路的長度并使線路順直，降低水頭損失，減少工程投資。

2 建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 水工建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)

壅水建筑物包括各種形式的大壩，根據(jù)建筑物級(jí)別選擇適宜的安全加高并比較確定建筑物斷面，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(dá)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。選擇合適的取水高程，盡量采用自流輸水以減少永久運(yùn)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(fèi)用。廠房建筑物包括發(fā)電廠房、泵站等建筑物。合理選擇廠房或泵站布置型式，設(shè)備和結(jié)構(gòu)布置應(yīng)緊湊，并綜合考慮照明、通風(fēng)等要求。

2.2 生產(chǎn)用房節(jié)能設(shè)計(jì)

生產(chǎn)用房應(yīng)做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、密閉和采光，以利用自然采光和通風(fēng)為宜，發(fā)電廠房采暖宜利用機(jī)組發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量。啟閉機(jī)房宜采用輕型保溫板材做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在寒冷地區(qū)可以封閉工作橋以下的排架柱，減小閘門防冰凍的能耗。

2.3 管理生活用房節(jié)能設(shè)計(jì)

管理生活用房指電站管理區(qū)、生活區(qū)宿舍、食堂、調(diào)度中心以及各建筑物的值班用房等。管理生活用房的節(jié)能滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189—2005 要求，應(yīng)采用新型節(jié)能材料和技術(shù)，禁止使用落后的節(jié)能技術(shù)、材料和設(shè)備。

3 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

在電氣設(shè)計(jì)過程中，所有電氣設(shè)備在滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行條件下，同時(shí)應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，控制運(yùn)行能耗，提高電站的整體效益。選擇低損耗的變壓器會(huì)帶來更多的能源效益。電站照明應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求，除在電站內(nèi)顏色識(shí)別、視覺效果要求高的場(chǎng)所采用白熾燈外，其它場(chǎng)所應(yīng)選用節(jié)能高效光源產(chǎn)品。

3.2 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)主要涉及各類電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)的閘門。除了要考慮驅(qū)動(dòng)裝置的節(jié)能外，閘門的水力設(shè)計(jì)應(yīng)保證流態(tài)穩(wěn)定，避免產(chǎn)生激振。設(shè)在寒冷地區(qū)排冰、防凍設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，并考慮長期運(yùn)行安全、可靠和節(jié)能要求。攔污柵的柵條間距應(yīng)根據(jù)上游污物、水輪機(jī)型式和流道尺寸合理確定，以減小水頭損失。

4 施工節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 主體工程施工節(jié)能設(shè)計(jì)

施工設(shè)備選擇宜遵守下列原則:①適應(yīng)工程所在地的施工條件，符合設(shè)計(jì)要求;②設(shè)備性能機(jī)動(dòng)、靈活、高效、能耗低;③設(shè)備配套選擇應(yīng)有利于設(shè)備的調(diào)動(dòng)，減少資源浪費(fèi);④設(shè)備通用性強(qiáng)，能在工程項(xiàng)目中持續(xù)使用。

應(yīng)結(jié)合施工總布置及施工總進(jìn)度做好整個(gè)工程的土石方平衡，以減少棄渣二次倒運(yùn)。利用工程開挖料作為混凝土人工骨料時(shí)，開挖爆破設(shè)計(jì)宜控制巖塊粒度，適應(yīng)裝運(yùn)、破碎設(shè)備要求。應(yīng)考慮運(yùn)輸設(shè)備與挖裝設(shè)備的匹配。料場(chǎng)規(guī)劃及開采應(yīng)使物料及棄渣的總運(yùn)輸量最小，做好料場(chǎng)平衡，以達(dá)到節(jié)能目的。

混凝土運(yùn)輸過程中應(yīng)使中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)最少，運(yùn)距短，溫度控制措施簡(jiǎn)易、可靠?；炷烈酥苯悠鸬跞雮}，混凝土澆筑、運(yùn)輸宜選用先進(jìn)、高效、可靠的設(shè)備?；炷翝仓硕嘤娩撃?，少用木模。

4.2 施工交通節(jié)能設(shè)計(jì)

施工交通運(yùn)輸可劃分為對(duì)外交通和場(chǎng)內(nèi)交通兩部分。應(yīng)結(jié)合節(jié)能要求，經(jīng)比較選擇對(duì)外交通運(yùn)輸方案，進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)交通規(guī)劃。對(duì)外交通運(yùn)輸應(yīng)選定便于與場(chǎng)內(nèi)交通銜接的方案。對(duì)外交通運(yùn)輸節(jié)能設(shè)計(jì)要求:①運(yùn)輸距離盡可能短;②中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)盡可能少;③有條件的工程可采用水運(yùn)。場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸節(jié)能設(shè)計(jì)要求:①場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸宜采用公路運(yùn)輸方式;②運(yùn)料線宜采用平坡或重車下坡、輕車上坡;③上壩線與運(yùn)料線相接，并隨壩體的升高而變化;④應(yīng)加強(qiáng)道路維修養(yǎng)護(hù)，以保證路況良好，降低能耗。

5 工程管理節(jié)能設(shè)計(jì)

5.1 工程運(yùn)行管理節(jié)能

精簡(jiǎn)管理結(jié)構(gòu)的設(shè)置可減少生產(chǎn)管理用房和土地征用，增加了土地利用率。管理人員的減少也可以減輕企業(yè)的長期負(fù)擔(dān)，解決了人力資源的浪費(fèi)。工程管理范圍和保護(hù)范圍應(yīng)首先滿足各類水工建筑物的相關(guān)規(guī)范要求，在選擇范圍可取下限，盡量少占用土地，尤其是耕地。

樞紐運(yùn)行一般需有水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)和觀測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)等，用以滿足水庫調(diào)度、防洪要求、發(fā)電調(diào)度、原型觀測(cè)等要求。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立自動(dòng)化的系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的自動(dòng)化。

5.2 節(jié)能計(jì)量、監(jiān)測(cè)裝置

為節(jié)省運(yùn)行中的能耗、供熱和空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)配置必要的監(jiān)測(cè)與控制。對(duì)于間歇運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)，在保證使用期間滿足要求的前提下，應(yīng)提前系統(tǒng)運(yùn)行的停止時(shí)間和推遲系統(tǒng)運(yùn)行的啟動(dòng)時(shí)間，這是節(jié)能的重要手段。集中空調(diào)系統(tǒng)的冷量和熱量計(jì)量是一項(xiàng)重要的節(jié)能措施。此外，還應(yīng)設(shè)置能量計(jì)量裝置。

6 結(jié) 語

節(jié)能設(shè)計(jì)是水利工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新的課題，在國家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚未出臺(tái)前，需要根據(jù)相關(guān)法規(guī)、政策和專項(xiàng)規(guī)劃，結(jié)合水利工程的特點(diǎn)，有針對(duì)性的確定工程的節(jié)能措施，合理分析工程的節(jié)能效果，以完善工程設(shè)計(jì)內(nèi)容。

［1］程力哲. 對(duì)水利工程建筑設(shè)計(jì)問題的研究［J］. 黑龍江科技信息，2011(18):310.

［2］邵蕾，李麗. 淺談生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)基本原則［J］.民營科技，2011(08):245.