探討水利工程節能設計中的若干問題

李元奇

(貴州水利科技開發有限責任公司，貴陽550000)

1 工程規劃與工程總布置節能設計

1.1 工程規劃

水利水電工程規劃應考慮推進水能資源優化開發利用和合理配置，推進有利于節能的水利開發方案，優化開發布局。規劃中需合理確定工程任務組成、順序和規模。工程規模比選應考慮節能分析。

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，以獲得最佳經濟效益，提高能源利用效率。引水、灌溉工程應盡量減少水頭和水量損失以節約能源，比選輸水線路，優先選擇自流輸水的引水方式。灌區規劃中應考慮節水節能措施。水電站工程應充分利用水能，合理布置河段多級開發的形式，兼顧統籌和綜合開發利用。排澇泵站應選擇合適的站址，合理選擇自流排放和抽排相結合的布置形式［1］。

1.2 工程總布置節能設計

樞紐布置應考慮節能要求，建筑物布置盡量緊湊合理以減少土地占用和運行管理費用。樞紐布置方案比選中，應考慮長期效益和長期投入，節能設計應作為建筑物布置方案比選的一個重要條件［2］。

根據工程的任務和規模合理選擇總體布置形式，優化布置方案，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、灌溉等工程應盡量在高處布置水源點，盡量減少泵站的揚程，降低長期運行電能損耗。合理選擇水電站布置形式，減少長期運行的通風、照明和采暖空調的電能損耗。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 建筑物節能設計

2.1 水工建筑物節能設計

壅水建筑物包括各種形式的大壩，根據建筑物級別選擇適宜的安全加高并比較確定建筑物斷面，滿足結構安全的前提下優化布置方案，盡量減少耗能材料的工程量，達到節能要求。壩型比選中應考慮節能，在投資相當的情況下宜優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行的能耗，渠道和隧洞應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、工程量和占地費用。廠房建筑物包括發電廠房、泵站等建筑物。合理選擇廠房或泵站布置型式，設備和結構布置應緊湊，并綜合考慮照明、通風等要求。

2.2 生產用房節能設計

生產用房應做好圍護結構的保溫、密閉和采光，以利用自然采光和通風為宜，發電廠房采暖宜利用機組發電過程中產生的熱量。啟閉機房宜采用輕型保溫板材做圍護結構，在寒冷地區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 管理生活用房節能設計

管理生活用房指電站管理區、生活區宿舍、食堂、調度中心以及各建筑物的值班用房等。管理生活用房的節能滿足《公共建筑節能設計標準》GB50189—2005 要求，應采用新型節能材料和技術，禁止使用落后的節能技術、材料和設備。

3 機電及金屬結構節能設計

3.1 電氣設備節能設計

在電氣設計過程中，所有電氣設備在滿足安全穩定運行條件下，同時應具有較高的經濟運行指標，控制運行能耗，提高電站的整體效益。選擇低損耗的變壓器會帶來更多的能源效益。電站照明應根據相關要求，除在電站內顏色識別、視覺效果要求高的場所采用白熾燈外，其它場所應選用節能高效光源產品。

3.2 金屬結構設備節能設計

水電站金屬結構設備節能設計主要涉及各類電動機驅動或液壓驅動的閘門。除了要考慮驅動裝置的節能外，閘門的水力設計應保證流態穩定，避免產生激振。設在寒冷地區排冰、防凍設計應經經濟技術比較，并考慮長期運行安全、可靠和節能要求。攔污柵的柵條間距應根據上游污物、水輪機型式和流道尺寸合理確定，以減小水頭損失。

4 施工節能設計

4.1 主體工程施工節能設計

施工設備選擇宜遵守下列原則:①適應工程所在地的施工條件，符合設計要求;②設備性能機動、靈活、高效、能耗低;③設備配套選擇應有利于設備的調動，減少資源浪費;④設備通用性強，能在工程項目中持續使用。

應結合施工總布置及施工總進度做好整個工程的土石方平衡，以減少棄渣二次倒運。利用工程開挖料作為混凝土人工骨料時，開挖爆破設計宜控制巖塊粒度，適應裝運、破碎設備要求。應考慮運輸設備與挖裝設備的匹配。料場規劃及開采應使物料及棄渣的總運輸量最小，做好料場平衡，以達到節能目的。

混凝土運輸過程中應使中轉環節最少，運距短，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、運輸宜選用先進、高效、可靠的設備。混凝土澆筑宜多用鋼模，少用木模。

4.2 施工交通節能設計

施工交通運輸可劃分為對外交通和場內交通兩部分。應結合節能要求，經比較選擇對外交通運輸方案，進行場內交通規劃。對外交通運輸應選定便于與場內交通銜接的方案。對外交通運輸節能設計要求:①運輸距離盡可能短;②中轉環節盡可能少;③有條件的工程可采用水運。場內交通運輸節能設計要求:①場內交通運輸宜采用公路運輸方式;②運料線宜采用平坡或重車下坡、輕車上坡;③上壩線與運料線相接，并隨壩體的升高而變化;④應加強道路維修養護，以保證路況良好，降低能耗。

5 工程管理節能設計

5.1 工程運行管理節能

精簡管理結構的設置可減少生產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的長期負擔，解決了人力資源的浪費。工程管理范圍和保護范圍應首先滿足各類水工建筑物的相關規范要求，在選擇范圍可取下限，盡量少占用土地，尤其是耕地。

樞紐運行一般需有水情測報系統和觀測數據采集系統以及通訊系統等，用以滿足水庫調度、防洪要求、發電調度、原型觀測等要求。利用先進的計算機系統建立自動化的系統工程，實現數據采集、傳輸、處理的自動化。

5.2 節能計量、監測裝置

為節省運行中的能耗、供熱和空調系統應配置必要的監測與控制。對于間歇運行的空調系統，在保證使用期間滿足要求的前提下，應提前系統運行的停止時間和推遲系統運行的啟動時間，這是節能的重要手段。集中空調系統的冷量和熱量計量是一項重要的節能措施。此外，還應設置能量計量裝置。

6 結 語

節能設計是水利工程設計中的一個全新的課題，在國家有關技術標準、規范尚未出臺前，需要根據相關法規、政策和專項規劃，結合水利工程的特點，有針對性的確定工程的節能措施，合理分析工程的節能效果，以完善工程設計內容。

［1］程力哲. 對水利工程建筑設計問題的研究［J］. 黑龍江科技信息，2011(18):310.

［2］邵蕾，李麗. 淺談生態水利工程的規劃設計基本原則［J］.民營科技，2011(08):245.