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摘要：随着社会的发展与进步，重视节能理念在水利工程设计中的应用对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍节能理念在水利工程设计中的应用的有关内容。
关键词水利工程；节能理念；设计；应用；
中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国国民经济增长方式由单纯的追求国内生产总值的增长, 向依靠科技进步、降低能耗为手段的可持续发展、绿色发展目标的转变, 节能理念已在包括水利工程在内的建设工程行业得到了越来越广泛的应用，节能减排成效已以逐渐成为衡量各类基本建设项目的一项重要的指标。在贯彻“中华人民共和国节约能源法”和中央关于建设节约型社会的精神的同时, 如何将节能理念更多地体现在水利工程设计中，如何使节能技术在水利工程建设中得到更广泛的应用，是水利工程设计工作者迫切需要解决的工程课题
一、水利工程节能的几方面
2.1工程功能的节能
排涝泵站工程的主要是在汛期迅速排除河道及圩区的积水, 满足防汛的要求, 平时调水以改善河道水质。要达到这个目的一般采用自排和强排二种方式, 自排是利用工程前后形成的水位差自流排水, 不需要任何动力, 如果无法利用这个水位差, 就只能采用强排的方法, 启动水泵强行将水抽出, 强排需要大量的动力和能源消耗。建设水利工程后, 能在内外河道形成水位差, 尽量利用这个水位差进行自排是节约能源和运行费用的重要措施。在进行水利工程设计中, 以最大的可能利用其自排功能来满足排涝和调水的要求, 主要从以下几方面来实施。
(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决于水系的布置和水闸、河道的结构特征, 六安市的水利工程, 经过多年建设已形成一个较完善的防洪排涝体系, 水系经过优化布置, 再进行综合技术经济比较, 选择合理的水闸的孔宽和河道断面, 就可以只建水闸少建泵站, 利用闸前后的水位差, 通过启闭闸门, 用自排来达到排涝和调水的要求。
(2)泵闸结合的布置
当单纯靠自排无法满足排涝的要求必须修建泵站时, 在设计中应可能采用泵闸结合的布置, 在泵站附近或在泵站下部修建水闸, 以水闸自排为主, 只有在水位差较大或灾害性天气时, 才进行强排, 这样可大幅度的降低强排时间, 节约大量的能源。
(3) 利用景观绿化和人工水面, 增加河道蓄洪能力
以往在设计水利工程中的防汛墙时, 为了减少占地面积, 一般都采用直立式结构所示。随着时代的进步, 人们对环境的要求越来越高, 河道的修建和改造, 都要求在河道的两侧布置一定宽度的绿化带。这样布置既增加了河道的蓄洪能力, 减少强排时间, 又满足了生态景观的要求, 据初步计算这种布置方式约可减少能源消耗16%。
(4)应用信息技术, 进行合理科学地调度
经过多年不懈建设, 六安市区水系内已经建成了大量水利工程, 如何根据气象和地理条件对这些水利工程进行高效调度,提高综合防汛和调水能力, 减少强排时间, 以达到节能的目的,是一个非常复杂的系统工程问题, 依靠传统人工调度的方式是无法解决这个难题的, 只有应用现代化的信息技术才能满足上述要求。
2.2供电方案的节能
(1) 优先选用10kV主水泵电动机直接联网运行的供电方案
水利泵站的主水泵电动机容量都比较大, 从经济和技术综合考虑, 设计手册建议容量大于250kW 电动机应选用高压电动机。近年来随着我国电机制造水平的提高,10kV电动机逐渐被推广使用。随着地区电网容量的不断增大, 这种影响越来越小, 只要配置合理, 经计算启动时对电网的冲击可以控制在供电部门允许的范围内。在取得了供电部门的支持后, 在泵站设计中, 对350～630kW 电动机,优先选用10kV电动机直接联网运行的供电方案, 既节约了供电贴费、降压变压器、高压配电设备等大量工程费用, 又简化了运行管理, 避免了降压变压器的能源损耗。
(2) 采用就地补偿新技术
在泵站设计中主要采用就地补偿新技术, 每台电动机就地并联一台就地补偿电容柜, 电容器选用防爆型, 并串联一组电抗器, 以限制合闸时的电流冲击。采用就地补偿新技术后, 简化了操作, 节省了投资, 还避免了操作人员失误而造成电动机在低功率因素下运行的可能性。
2.3 用电设备的节能
(1) 选择合理的水泵参数, 使水泵工作在高效区
新建水利泵站所选用的水泵多数为大中型轴流水泵, 这类产品已形成系列, 有多种泵型、不同的叶片安放角和多种口径供用户选择, 以适应各种不同的工况条件。在泵站设计中, 严格按设计规范的要求, 对设计工况下的水泵参数如水泵泵型、叶片安放角、口径和比转速等进行比较选择。优选水泵参数使水泵在设计工况下能在高效区工作。
(2) 水泵和电动机的连接优先采用直连方式
水泵和电动机的连接有齿连和直连两种方式。直连是指水泵和电动机直接连接成水泵电动机组, 这就要求电动机的转速与水泵的转速一致, 大中型轴流水泵的转速都比较低, 与其配套的电动机必须是低速电动机, 其体积大, 效率略低。考虑节能、噪声及工作可靠性等因素, 在泵站设计中水泵和电动机的连接优先采用直连方式。
(3) 提高泵站的装置效率
泵站的装置效率是指从泵站进水口到出水口整个泵站装置的效率, 它不但与水泵电动机组的效率有关, 还与进水流道、出水流道和闸门等水工构筑物的水力损耗有关。在选择了高效的水泵电动机组后, 要提高泵站的装置效率就主要是减少水工构筑物的水力损耗, 选择合理的流道布置是减少流道水力损耗的重要措施。
二、水利工程的节能措施
3. 1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, 以降低机泵扬程、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。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。
( 3) 供水工程管材选择。选择供水工程管材的原则是: 在满足工程安全、可靠运行的前提下, 尽可能选择管壁糙率小、输水水力条件好的管材, 以减少输水沿程水头损失。
3. 2 建筑物设计节能措施
(1) 建筑墙体、屋面和门窗节能技术。采用各类新型屋面节能技术、节能窗技术, 控制窗墙面积比, 改善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. 3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。
结束语
随着全球能源与环境问题的逐渐突出，节能理念必将会得到更广泛、更高程度的重视。节能设计是水利工程设计中的一个全新的课题, 在国家有关技术标准、规范尚未出台前, 需要根据相关法规、政策和专项規划, 将节能理念贯穿于水利工程设计全过程，有针对性的确定工程的节能措施,合理分析工程的节能效果, 以减少成本，造福社会与人民。
参考文献
[1]袁光裕. 水利工程施工( 第4 版) [M] . 中国水利水电出版社.2008
[2]施熙灿. 水利工程经济( 第3 版) [M] . 中国水利水电出版社.2010
[3]水利水电工程管理与实务6 编委会. 水利水电工程管理与实务[M].中国水利水电出版社.2011.
关键词水利工程；节能理念；设计；应用；
中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国国民经济增长方式由单纯的追求国内生产总值的增长, 向依靠科技进步、降低能耗为手段的可持续发展、绿色发展目标的转变, 节能理念已在包括水利工程在内的建设工程行业得到了越来越广泛的应用，节能减排成效已以逐渐成为衡量各类基本建设项目的一项重要的指标。在贯彻“中华人民共和国节约能源法”和中央关于建设节约型社会的精神的同时, 如何将节能理念更多地体现在水利工程设计中，如何使节能技术在水利工程建设中得到更广泛的应用，是水利工程设计工作者迫切需要解决的工程课题
一、水利工程节能的几方面
2.1工程功能的节能
排涝泵站工程的主要是在汛期迅速排除河道及圩区的积水, 满足防汛的要求, 平时调水以改善河道水质。要达到这个目的一般采用自排和强排二种方式, 自排是利用工程前后形成的水位差自流排水, 不需要任何动力, 如果无法利用这个水位差, 就只能采用强排的方法, 启动水泵强行将水抽出, 强排需要大量的动力和能源消耗。建设水利工程后, 能在内外河道形成水位差, 尽量利用这个水位差进行自排是节约能源和运行费用的重要措施。在进行水利工程设计中, 以最大的可能利用其自排功能来满足排涝和调水的要求, 主要从以下几方面来实施。
(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决于水系的布置和水闸、河道的结构特征, 六安市的水利工程, 经过多年建设已形成一个较完善的防洪排涝体系, 水系经过优化布置, 再进行综合技术经济比较, 选择合理的水闸的孔宽和河道断面, 就可以只建水闸少建泵站, 利用闸前后的水位差, 通过启闭闸门, 用自排来达到排涝和调水的要求。
(2)泵闸结合的布置
当单纯靠自排无法满足排涝的要求必须修建泵站时, 在设计中应可能采用泵闸结合的布置, 在泵站附近或在泵站下部修建水闸, 以水闸自排为主, 只有在水位差较大或灾害性天气时, 才进行强排, 这样可大幅度的降低强排时间, 节约大量的能源。
(3) 利用景观绿化和人工水面, 增加河道蓄洪能力
以往在设计水利工程中的防汛墙时, 为了减少占地面积, 一般都采用直立式结构所示。随着时代的进步, 人们对环境的要求越来越高, 河道的修建和改造, 都要求在河道的两侧布置一定宽度的绿化带。这样布置既增加了河道的蓄洪能力, 减少强排时间, 又满足了生态景观的要求, 据初步计算这种布置方式约可减少能源消耗16%。
(4)应用信息技术, 进行合理科学地调度
经过多年不懈建设, 六安市区水系内已经建成了大量水利工程, 如何根据气象和地理条件对这些水利工程进行高效调度,提高综合防汛和调水能力, 减少强排时间, 以达到节能的目的,是一个非常复杂的系统工程问题, 依靠传统人工调度的方式是无法解决这个难题的, 只有应用现代化的信息技术才能满足上述要求。
2.2供电方案的节能
(1) 优先选用10kV主水泵电动机直接联网运行的供电方案
水利泵站的主水泵电动机容量都比较大, 从经济和技术综合考虑, 设计手册建议容量大于250kW 电动机应选用高压电动机。近年来随着我国电机制造水平的提高,10kV电动机逐渐被推广使用。随着地区电网容量的不断增大, 这种影响越来越小, 只要配置合理, 经计算启动时对电网的冲击可以控制在供电部门允许的范围内。在取得了供电部门的支持后, 在泵站设计中, 对350～630kW 电动机,优先选用10kV电动机直接联网运行的供电方案, 既节约了供电贴费、降压变压器、高压配电设备等大量工程费用, 又简化了运行管理, 避免了降压变压器的能源损耗。
(2) 采用就地补偿新技术
在泵站设计中主要采用就地补偿新技术, 每台电动机就地并联一台就地补偿电容柜, 电容器选用防爆型, 并串联一组电抗器, 以限制合闸时的电流冲击。采用就地补偿新技术后, 简化了操作, 节省了投资, 还避免了操作人员失误而造成电动机在低功率因素下运行的可能性。
2.3 用电设备的节能
(1) 选择合理的水泵参数, 使水泵工作在高效区
新建水利泵站所选用的水泵多数为大中型轴流水泵, 这类产品已形成系列, 有多种泵型、不同的叶片安放角和多种口径供用户选择, 以适应各种不同的工况条件。在泵站设计中, 严格按设计规范的要求, 对设计工况下的水泵参数如水泵泵型、叶片安放角、口径和比转速等进行比较选择。优选水泵参数使水泵在设计工况下能在高效区工作。
(2) 水泵和电动机的连接优先采用直连方式
水泵和电动机的连接有齿连和直连两种方式。直连是指水泵和电动机直接连接成水泵电动机组, 这就要求电动机的转速与水泵的转速一致, 大中型轴流水泵的转速都比较低, 与其配套的电动机必须是低速电动机, 其体积大, 效率略低。考虑节能、噪声及工作可靠性等因素, 在泵站设计中水泵和电动机的连接优先采用直连方式。
(3) 提高泵站的装置效率
泵站的装置效率是指从泵站进水口到出水口整个泵站装置的效率, 它不但与水泵电动机组的效率有关, 还与进水流道、出水流道和闸门等水工构筑物的水力损耗有关。在选择了高效的水泵电动机组后, 要提高泵站的装置效率就主要是减少水工构筑物的水力损耗, 选择合理的流道布置是减少流道水力损耗的重要措施。
二、水利工程的节能措施
3. 1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, 以降低机泵扬程、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。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。
( 3) 供水工程管材选择。选择供水工程管材的原则是: 在满足工程安全、可靠运行的前提下, 尽可能选择管壁糙率小、输水水力条件好的管材, 以减少输水沿程水头损失。
3. 2 建筑物设计节能措施
(1) 建筑墙体、屋面和门窗节能技术。采用各类新型屋面节能技术、节能窗技术, 控制窗墙面积比, 改善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. 3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。
结束语
随着全球能源与环境问题的逐渐突出，节能理念必将会得到更广泛、更高程度的重视。节能设计是水利工程设计中的一个全新的课题, 在国家有关技术标准、规范尚未出台前, 需要根据相关法规、政策和专项規划, 将节能理念贯穿于水利工程设计全过程，有针对性的确定工程的节能措施,合理分析工程的节能效果, 以减少成本，造福社会与人民。
参考文献
[1]袁光裕. 水利工程施工( 第4 版) [M] . 中国水利水电出版社.2008
[2]施熙灿. 水利工程经济( 第3 版) [M] . 中国水利水电出版社.2010
[3]水利水电工程管理与实务6 编委会. 水利水电工程管理与实务[M].中国水利水电出版社.2011.