节能技术在水利工程设计中的应用探讨

2022-11-11温其琳茂名市电白区水利水电勘测设计室有限公司广东茂名525499

中国房地产业 2022年19期

文／温其琳茂名市电白区水利水电勘测设计室有限公司广东茂名 525499

引言：

水利工程作为系统性工程，在具体设计环节对于节能质量要求非常高。因此在设计环节需要将节能技术应用到实践当中，这样才能满足水利工程节能设计要求。

1、水利工程节能设计的意义

综合分析目前我国水利工程的实际情况，其主要是保障民生，实现国计民生水平的提升，在对自然河流的影响中，具体是如下两个方面：首先，自然河流渠道化建设，水利工程建设后，改变河流走向，成为人工河流的形式。其次，河流通过水利工程的影响而呈现出非连续化的状态，这样的情况下，水利工程的建设之后，使得原本流动的河流逐步的演化而形成人工湖，让流水的边界、水深、流速等做出改变，产生巨大的影响。通过水利工程的建设和使用，满足人们的日常生产生活的需要，但是对原自然生态环境产生很大的破坏和影响。经过分析发现，有些水利工程没有设置节能环保的设施，造成河流退化比较严重，自然体系也受到影响。因此，在现代社会的发展中，水利建设要提起足够的重视，必须融入节能技术，实现全面发展，为我国水利工程事业发展做出贡献，也会带动社会的进步。

2、节能技术在水利工程设计的作用

2.1 对泵闸的布置更为合理

要想提高水利工程的抗洪能力，泵闸的作用是极为重要的，而节能技术的应用，可以大幅提升泵闸作用，将多种型号和功能的泵闸，充分的开发和利用，从而加速水利工程的建设，提高自排能力。节能技术的应用，把泵闸和水闸充分的利用，建造出完善配套技术，保证两者功能相互弥补和使用，防止存在劣势和问题。通过增加排水的速度，促进排水效率的提升，缩短工作的时间，促进工作效率和质量的提升。因此，需要加强泵闸布置设置，达到合理性科学性的要求，运行质量的全面提升。

2.2 将水利工程的自排能力进行优化

自排能力的作用就是让水利工程内的积水有效的排出，可以全面的提高河道内水资源的利用率，改善运行的情况，促进水利工程防汛能力的提高。从这个方面分析发现，自排能力对于水利工程的运行效果和质量产生直接的影响。而水利工程的自排能力直接受到河道、水系、水闸等方面的影响，必须做好全面的分析，选择合适的节能技术，确定合适的断面形式和尺寸，让水利工程建设施工可以顺利的进行，保证水利工程安全、经济与合理，达到综合效益的要求。只有如此，才能保证水利工程的抗洪效果，避免产生严重的损害，达到应用标准。

2.3 增强河道的防洪能力

河道有较高的防洪效果，这是水利工程的重要功能，对于保障居民安全以及效益的提升有着极为重要的作用。节能技术的合理开发合理，通过提高绿化的效果以更好的促进河道防洪效果的提升，绿化设施可以进行拦截，节约资源，有效的缩短排水的时间。此外，绿化还能够创造美景，可以营造出良好的自然环境，人们的意识也会得到提升，河道防洪效果充分的改善，水利工程的作用也会更加明显，对于水利事业发展有积极作用。

3、生态环境保护方面存在的问题

3.1 设计流程过于简单

水利工程项目建设施工中，需要严格执行设计流程，保证各个环节都处于管理范围内，但是有些水利工程项目的设计中，很多都没有按照设计流程，没有做好方案的对比分析，设计时也没有考虑到不同区域的特点，并且确定合适的管理目标和要求，并不能综合分析自然、经济与社会的各个方面因素，实现工程全面建设和运行，才能更好的促进水利工程发展。

3.2 方法不够节能

（1）水利工程规划设计环节，没有综合分析生态环境方面的要求，并不能达到可持续发展与生态环境保护的标准。（2）没有明确生态设计标准，设计方法比较陈旧。生态系统自身就有地理位置与区域的差异，所以造成水利工程无法发挥出应有的作用，方法和效益比较差，评价的标准也难以提高。（3）水利工程设计人员的生态环保意识较差。在设计的过程中没有能够考虑到节能结的应用形式，造成水利工程规划方案比较差，意识比较差，极大的影响生态环境保护和建设。（4）生态设计理念不到位，无法实现可持续发展，对于今后水利工程的建设和运行带来不利的影响。

3.3 其他相关设计问题

（1）前期基础资料不够完善，分析了解不到位。当前水利项目的设计环节，有些设计单位没有对于水利工程的地质条件、水文地质环境考察，造成现场分析不到位，无法给设计方案的确定提供帮助，也会给设计质量和水平带来不利的影响，从而给人们带来很大的影响，也会干扰工程正常运行。（2）技术、经济的观念较为薄弱，总体服务意识较差。当前很多水利工程设计单位的认识不到位，业主并不能充分的了解，业主会存在强烈干预的思想，细节分析不到位，造成项目设计方案更改的次数较多，影响正常的施工，面临着巨额的索赔，产生严重的影响，甚至会阻碍水利工程事业的发展。

4、用电设备在节能技术中的应用

4.1 科学选择水泵与电动机

水泵与电动机都是水利工程的重要基础设施，对于水利工程的运行有着直接的影响，而水泵与电动机连接方式极为重要，主要是下述集中方式：泵的轴和电机直接连接；泵的轴通过联轴器与电机轴连接；泵的轴通过减速箱和电机轴连接；泵的轴通过液力耦合器与电机轴连接。从连接方式来说，其主要分为直连与齿连两种。因为不同连接方式产生的效果是不同的，其有各自的优点和缺点，所以应该综合分析实际情况，结合节能技术的要求，水利工程项目中，选择使用水泵和电动机进行连接，可以更好的促进水利工程建设和运行，从而可以提升工作效率和水平，保证工作可以顺利的进行，提升运行的效果，缩短工期、提高工程水平。

4.2 对泵站的装置进行提高

泵站的作用是通过提升水位或者增加水压的方式来提升水利工程的运行效果，其主要包含水泵、动力机、管道、辅助设备、水池、机房等，结合实际情况的需要，选择合适的形式，以保证其运行的效果。对于泵站来说，目前主要的形式主要是灌溉泵站、排水泵站、潮汐泵站、水轮泵站等。节能技术的开发和应用，要考虑到水利工程的具体情况，选择符合实际需要的泵站类型和形式，从而可以更好的通过泵站运行提高水利工程的运行效果，优化水利工程的性能，对于今后的水利工程事业发展有积极的作用。

5、节能技术在水利工程项目中的应用

5.1 优化水库选址的作用

水库选址是水利工程项目建设施工的关键，也是保证水利工程正常运行的重要措施，如果选择的环节出现纰漏，会导致非常严重的后果，资源浪费问题较为严重，产生巨大的损失。因此，在水利工程建设中，需要选择高度落差大、上游水源丰富且人工建设方便的区域，从而使得水利工程的运行效果，也不会产生严重的危害和影响。与此同时，水利工程的选址还应该考虑到当地的农业设施、房屋以及道路等。综合分析洪水发生的情况，对于突发洪水也能够有效的处理，达到水库运行安全性。节能技术应用到水利工程中，在选址环节，不会产生浪费的问题，避免产生投资过度的情况，还要提高水利工程的性能，满足运行的标准。

5.2 建筑物节能设计

水利工程项目中，建筑物的种类和数量比较多，这些都是水利工程功能实现的基础部分，施工量巨大，给工程的运行效果存在直接的影响，所以必须要从安全、经济、稳定、技术等方面出发进行，还要促进能源的节约。节能技术的开发和应用，结合不同使用情况进行水利工程建设施工，选择合适的方式，以便于发挥出水利工程的优势。基于此，在水利工程的建设中，要秉承节能、环保、绿色的理念。将水利工程建设中，通过使用这些先进理念，保证建筑物的使用要求合格，并且消除各种负面的因素影响，以提升总体的运行效果。

5.3 对施工进行相应的节能措施设计

水利工程项目建设中，机器、工具的数量较多，会产生较大的能源消耗，资源浪费严重，同时也会给生态环境产生很大的影响。而节能技术的应用，可以减少能源的消耗，选择合适的建设位置，有良好的交通运行环境使用增加清洁的燃料，能够避免燃料燃烧产生的能源浪费，促进资源节约，还能够充分的保护生态环境，综合利用价值较高。

5.4 机器和金属设计的节能措施

水利工程项目的运行中，各种机器和金属都会产生能源消耗，产生资源浪费的问题，危害性比较严重，这种情况之下，必须要选择合适的节能技术，使用更加先进的技术，符合相应的标准和规定，从而可以达到能耗降低的要求，保证机器与工具可以顺利的进行，提高水利工程建设质量，缩短项目工期，实现综合效益的提升。

6、节能技术在供电方案上的应用

6.1 选择合理的供电方案

供电方案要结合不同的用电容量、用电性质、用电时间、用电负荷等方面分析，了解电力供应的需求和运行的质量，结合实际情况，选择确定高压供电、低压供电、临时供电等设施，满足现场电力能源的使用需求，复合水利工程建设需要。结合用电负荷的重要性，采用多种电源供电的方法，准备备用电源，设置应急用电措施，从而可以满足电力使用的需求。供电方案的设置，必须满足运行的要求，还要秉承同步设计、同步建设、同步运营的效果，保证供电设施运行稳定性、安全性，才能更好的提升供电能力，以满足水利工程建设需要。

6.2 选择最合适的变压器

电力系统内，变压器都是重要的设施，对于电力工程运行安全性、稳定性有着重要的影响，给系统提供合格的电压。通过变压器还能够调节电压，变换电压，保证高电压作为用户的需要，符合各级电压的要求，达到电力用户的使用需要，保证电能供应和输送满足要求。此外，变压器能够做好调节电流的作用，降低线路的损耗，促进送电效率的提升。因此，选择最佳的变压器类型，保证水利工程的电能运行效果，工作效率会得到提升，水利工程建设施工更加便利的进行。

6.3 采用更多的新技术

水利工程项目建设中，很多因素都会产生影响，影响是非常巨大的，极大的影响水利工程的建设施工，也会造成各项功能的影响。水利工程建设中，因为地理位置的原因影响，有些工程中，会选择使用流量比较大的水泵，其工作效率比较低，资源浪费也较为严重。通过使用补偿技术，可以有效的防止发生资源浪费的情况，还能够简化作业的流程，促进工作效率不断提升，工作质量也会提高，水利工程的建设施工变得更加便利。泵站在安装中，因为不同建设位置的差异，很多工程会选择使用扬程低、流量大的水泵，需要配套使用大型异步电动机，这种电动机的功率因数较小，在0.6 左右，根据电力公司的供应需要，应该需要采用无功功率补偿的方式，把功率因数调整到0.9 左右。目前主要的操作方式就是集中补偿，如果选择高压侧补偿的方式，还要采用人工投切的方法。泵站内，设置的无功功率补偿的负荷水泵电机在90%以上，负荷相对稳定，所以在泵站设计环节，需要使用补偿新技术，每一台电动机并联一台补偿电容柜，采用的是防爆型电容柜，串联电抗器，可以减小电流的冲击影响，从而保证系统运行的稳定性、安全性。

7、节能技术在水利工程设计中的应用策略

7.1 水利工程布置节能设计

（1）水库水头的利用

对于枢纽的水利工程项目来说，目前很多情况下都会选择使用供水和水利发电工程应用直接水库取水的方法，在该环节应用节能技术，可以发挥出水库龙头的作用，促进水头功率的提高，泵站扬程也会缩短。根据用水的标准要求，合理的确定供水与发电隧洞的进口高程，确定水库最低行水位。基础水库的运行中，要了解到各个供水对象的最低水位，然后就能够确定具体的水轮机组泵组安装的标高尺寸。电站水轮机组与水泵机组都能够直接从水库获取，按照水库的工作情况，确定合适的机组形式。为了使得水库高水位工作的供水与发电用水满足要求，以减少电力能源损耗。

（2）选择供水线路的输水线路与输水方式

水利工程设计时，要结合实际情况确定供水路线输水方式，综合分析当地的地形条件，确定高位差参数，尽量通过重力输水的方式，充分利用当地的地势，确定最佳的供水线路，尽量不要选择平面、竖向、曲线等地形的使用，可以避免在输水时发生损失的问题。

（3）选择供水工程的管材

供水管道选择环节，必须保证供水需求符合要求，尽量使用管壁粗糙度小的材料，可以降低管道运行的阻力，有效的预防水流能量损失严重的情况。

7.2 水利工程建筑物设计节能

（1）建筑屋面、墙体以及门窗的节能技术

在水利工程的建筑物设计中，屋面、墙体、门窗是重要组成部分，在这些部件上应用节能技术，做好窗墙比的控制，可以保持室内空间舒适，也能够降低能源损耗。

（2）空调与采暖技术

根据水利工程建设地带的自然环境以及建设施工条件，要结合实际条件，研发出先进的节能减排技术，比如在建筑物内应用空气热回收技术、太阳能发电技术，从而可以更好的节约能源，促进应用效果的提升。

（3）采用通风与采光节能技术

水利工程的建筑物设计中，综合分析水电站泵房站的分析研究，合理使用自然通风与采光节能技术，以更好的增加采光率，改善室内环境，满足人们生活要求。

7.3 水利工程电气节能设计

水利工程的电气系统内，必须要综合分析实际情况，创建出合适的节能空间，保证水利工程建筑可以顺利的利用，每个项目设计都符合节能的要求，从而保证水利工程建设施工发挥出应有的效果，提高水利工程电力系统运行的质量。只有保证设计具备科学性、合理性的要求，改进电力设计方案，促进资源利用率的提升，减少能源的损耗。目前电力工程中，电气节能技术的合理开发和应用，才能更好的发挥出电力设备的作用，降低能源损耗，实现资源节约。

在水利工程的电力系统内，电气节能设计必须要考虑到变压器方面，体现出变压器的优势，选择节能变压器设备，达到运行的要求，还能够降低能源的损耗，并且减少有害气体的释放，构建高质量的节能空间，不会产生严重的能源损耗，促进能源利用率的提升，还不会产生严重的生态环境伤害，实现总体效益的提升。

7.4 水利工程施工节能设计

水利项目的施工建设中，能耗量较大，能耗主体较多，比如运输车辆、施工机械等，需要消耗大量的化石燃料、电力能源，尤其是土坝结构的施工中，比较特殊，机械设备是主导，在项目的施工环节，必须要加强设备的选择和利用，使用具备节能性的设备，才能达到水利工程建设能耗的降低。优先选择先进的节能设备，并且落实检修和维护管理措施，选择合适的防护管理措施，减少噪音污染的问题，达到环保性要求。同时，还应该合理搭配设备使用，尽量避免超负荷的运行，促进设备运行效率的提高，符合工程建设的需要，并且不会产生严重的能源损耗。此外，还要加强设备的开关控制，尽量使用节能开关，保证设备正常运行，随时开关控制，以保证能耗有效的控制，水利工程建设顺利进行的同时，还能够减少水利工程伤害。