新時(shí)期水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)探究

張曉凡

摘 要：水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)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(diǎn)，嚴(yán)格根據(jù)國家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、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(diǎn)與水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

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

1 水利工程功能的節(jié)能要點(diǎn)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(gè)較完善的防洪排澇體系，水系經(jīng)過優(yōu)化布置，再進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(dá)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(jì)區(qū)域排水水系時(shí)，排水系統(tǒng)一般都分一級排水和二級排水，先將整個(gè)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(dòng)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(jì)時(shí)，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(huì)使二級排水泵站動(dòng)力和運(yùn)行時(shí)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(dòng)力遠(yuǎn)小于區(qū)域內(nèi)一級排水泵站動(dòng)力總和，節(jié)能效果顯著。

3.合理應(yīng)用信息技術(shù)，進(jìn)行科學(xué)調(diào)度

如何根據(jù)氣象和地理?xiàng)l件對這些水利工程進(jìn)行高效調(diào)度，提高綜合防汛和調(diào)水能力，減少強(qiáng)排時(shí)間，以達(dá)到節(jié)能的目的，是一個(gè)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(gè)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(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是新時(shí)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(shí)現(xiàn)全部水利設(shè)施的實(shí)時(shí)控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理，達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行結(jié)構(gòu)、提高反應(yīng)速度、降低運(yùn)行成本的目的。

2 水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 水利工程規(guī)劃與工程總布置節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（1）工程規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)。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(jìn)行分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(yùn)量和運(yùn)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(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。（2）工程總布置節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)。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(jìn)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(dòng)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。

2.2 水利工程建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(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。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尾牧稀?dǎo)流、施工條件等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度，大大降低壩體厚度，大量節(jié)省混凝土工程量，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。

2.3 水利工程供電節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）采用就地補(bǔ)償。水利工程因地理?xiàng)l件的限制，多選用低揚(yáng)程、大流量的水泵與低轉(zhuǎn)速大型異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)的功率較低，與供電公司的要求存在差距，這種情況下，要進(jìn)行功率補(bǔ)償，習(xí)慣做法是集中補(bǔ)償。水利工程中需要進(jìn)行功率補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)機(jī)占90%以上，負(fù)荷也比較固定，設(shè)計(jì)中主要采用就地補(bǔ)償技術(shù)，電動(dòng)機(jī)就地并聯(lián)補(bǔ)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(dòng)機(jī)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(dòng)，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(jì)供電方案時(shí)，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(jì)時(shí)，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(dòng)機(jī)和水泵，這就決定了與之配套的電動(dòng)機(jī)必須保持低速，這樣的方式比較經(jīng)濟(jì)劃算。

2.4 施工節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（1）主體工程施工節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)。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(jì)要求；設(shè)備性能機(jī)動(dòng)、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(dòng)，減少資源浪費(fèi)；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，溫度控制措施簡易、可靠，混凝土宜直接起吊入倉，混凝土澆筑、運(yùn)輸宜選用先進(jìn)、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(jì)。施工交通運(yùn)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(yùn)輸方案，進(jìn)行場內(nèi)交通規(guī)劃。對外交通運(yùn)輸應(yīng)選定便于與場內(nèi)交通銜接的方案，對外交通運(yùn)輸節(jié)能設(shè)計(jì)要求：運(yùn)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(yùn)。場內(nèi)交通運(yùn)輸節(jié)能設(shè)計(jì)要求：場內(nèi)交通運(yùn)輸宜采用公路運(yùn)輸方式；運(yùn)料線宜采用平坡或重車下坡、輕車上坡；上壩線與運(yùn)料線相接，并隨壩體的升高而變化；應(yīng)加強(qiáng)道路維修養(yǎng)護(hù)，以保證路況良好，降低能耗。

參考文獻(xiàn)

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