節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

韋道恒

中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣西南寧 530007

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)不斷進(jìn)步，節(jié)能技術(shù)得到社會(huì)各界的關(guān)注與重視，并在水利工程設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，致使我國水利工程建設(shè)與我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向一致，符合我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，推動(dòng)我國水利工程發(fā)展，迫使我國水利工程建設(shè)朝著新的方向發(fā)展。本文筆者將以節(jié)能技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，分析水利工程功能節(jié)能和供電方案節(jié)能兩方面內(nèi)容，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能技術(shù)；水利工程設(shè)計(jì)；節(jié)電

前言

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要方向，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要標(biāo)志。近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水利工程建設(shè)投入不斷加大，水利工程項(xiàng)目逐年增多，進(jìn)而對(duì)水利工程設(shè)計(jì)和施工提出更高要求。在此背景下，節(jié)能技術(shù)得以應(yīng)用至水利工程設(shè)計(jì)中，在實(shí)踐探索基礎(chǔ)上，節(jié)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值逐日突顯，取得較好的節(jié)能效果。本文為更深層次挖掘水利工程節(jié)能潛力提供依據(jù)，有利于水利工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

一、水利工程功能節(jié)能

水利工程的目的在于兩方面，一是汛期能及時(shí)排除河道積水，達(dá)到防汛效果，二是平時(shí)通過調(diào)水以達(dá)到改善河道水質(zhì)的目的。為達(dá)到水利工程目的，自排和強(qiáng)排是較常使用的兩種排水方式。對(duì)于自排而言，即以水利工程前后所形成的水位差為依據(jù)，致使水流自流，無需任何人為力量，實(shí)現(xiàn)排水效果。至于強(qiáng)排，以水流不能實(shí)現(xiàn)自排為前提，借助水泵，將水強(qiáng)行排出，在此過程中會(huì)消耗大量動(dòng)力與能源。因此，為達(dá)到水利工程功能節(jié)能效果，應(yīng)采用有效手段，發(fā)揮節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高水利工程節(jié)能效率。

（一）盡可能提高水利工程自排能力

水利工程自排能力受河道、水閘以及水系系統(tǒng)影響，因此，為充分發(fā)揮水利工程自排能力，達(dá)到節(jié)能效果，應(yīng)結(jié)合河道、水閘和水系系統(tǒng)，制定有效的解決方案。在實(shí)際操作過程中，應(yīng)以水利工程實(shí)際情況為依據(jù)，完善防洪防澇措施，優(yōu)化水系系統(tǒng)。對(duì)節(jié)能技術(shù)的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性進(jìn)行比較，選擇最為恰當(dāng)?shù)乃l孔寬度以及河道斷面，進(jìn)而減少泵站建設(shè)，利用閘前與閘后間的水位差，控制閘門開關(guān)，在水利工程自排基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)調(diào)水與排洪防澇。

（二）有效結(jié)合泵閘

單靠水利工程自排能力難以有效滿足水利工程防澇防洪和調(diào)水需求，因此，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的泵站，以達(dá)到水利工程建設(shè)目的。對(duì)于泵站設(shè)計(jì)，需結(jié)合水閘，使兩者設(shè)置合理化。具體而言，在水閘自排作用基礎(chǔ)上，將水閘設(shè)置于泵站下方或周邊。若遭到惡劣天氣侵襲，導(dǎo)致水位差過大，則需立即采取強(qiáng)排手段，以達(dá)到縮短排水時(shí)間的目的，從而減少浪費(fèi)。

（三）建設(shè)綠化帶達(dá)到增強(qiáng)河道防洪能力的目的

一般情況下，諸多水利工程為達(dá)到減少占地面積，采用直立式結(jié)構(gòu)，如圖1所示。在社會(huì)發(fā)展促使下，環(huán)境問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，致使河道需重新改造，要求將綠化帶布置于河道兩側(cè)，如圖2所示。在此設(shè)置下，使河道蓄洪能力得到增加，縮減強(qiáng)排時(shí)間，達(dá)到節(jié)能需求，增加河道美觀。

圖1：直面擋墻結(jié)構(gòu)典型斷面圖

圖2：斜坡?lián)鯄Y(jié)構(gòu)典型斷面圖

（四）以信息技術(shù)為媒介提高調(diào)度效率

目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，水利基礎(chǔ)設(shè)施投入逐年增加，水利工程數(shù)量不斷增多。若能較好把握天氣狀況，進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，以提高水利工程防洪、調(diào)水效率，使排水時(shí)間得以縮短，從而達(dá)到節(jié)能效果。由于此項(xiàng)工作較復(fù)雜，完全依靠人工調(diào)度難以有效發(fā)揮其作用。因此，相關(guān)部門應(yīng)充分利用信息技術(shù)，構(gòu)建防洪以及水資源監(jiān)控系統(tǒng)，以集散控制為主要模式，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)及時(shí)監(jiān)控的目的，為掌握水利工程基本情況打下基礎(chǔ)，促使工程運(yùn)行機(jī)構(gòu)得到優(yōu)化，為降低經(jīng)營成本提供保障。

二、供電方案節(jié)能

（一）優(yōu)化供電方案

相較而言，水利工程主水泵電動(dòng)機(jī)容量較大，因此，在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益與技術(shù)水平，以新水利工程規(guī)范為依據(jù)，合理選擇。若容量低于250kw，則最宜選用高壓電動(dòng)機(jī)。6kv電動(dòng)機(jī)是過去較常使用的電動(dòng)機(jī)類型，但10kv是我國電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)值，迫使水利工程必須以此為依據(jù)，將變壓器設(shè)置為6—10kv之間。一般而言，為達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電壓，應(yīng)確保電動(dòng)機(jī)總?cè)萘啃∮谧儔浩魅萘?。目前，在我國制造行業(yè)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，10kv電動(dòng)機(jī)逐漸得到關(guān)注與重視。在設(shè)計(jì)水利工程泵站過程中，在得到供電機(jī)構(gòu)同意的基礎(chǔ)上，針對(duì)350—630kw電動(dòng)機(jī)，則可采用10kv電動(dòng)機(jī)。在此條件下，大大降低了水利工程費(fèi)用，致使水利工程管理效率得以提升，迫使變壓器能源消耗得到降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

（二）科學(xué)配置變壓器

一般而言，若電動(dòng)機(jī)容量低于250kw，設(shè)計(jì)水利工程泵閘時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇電壓值為380v的電動(dòng)機(jī)。與此同時(shí)，由于泵閘電動(dòng)機(jī)存在用電量大的問題，需對(duì)泵閘電動(dòng)機(jī)設(shè)置降壓變壓器。諸多泵站利用該變壓器為泵站提供用電，但該現(xiàn)象屬于不科學(xué)的。由此可見，設(shè)置專門的變壓器是十分有必要的，通過專門設(shè)置的變壓器為泵站提供用電。一方面，此方式會(huì)增加水利工程成本，另一方面，該方式可減少啟動(dòng)和停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)造成的沖擊影響，為供電安全性、可靠性提供保障，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

（三）適時(shí)應(yīng)用就地補(bǔ)償技術(shù)

在地理環(huán)境影響下，大流量水泵是諸多水利工程建設(shè)的優(yōu)先選擇對(duì)象，同時(shí)，為符合大流量水泵規(guī)格，大中型電動(dòng)機(jī)為低轉(zhuǎn)速，其具有功率低的特點(diǎn)，0.6w是其平均值。因此，若以供電機(jī)構(gòu)需求為依據(jù)，則需開展功率補(bǔ)償工作，迫使電動(dòng)機(jī)功率提升至0.9w。集中補(bǔ)償是較常使用的補(bǔ)償方式，即將就地補(bǔ)償技術(shù)設(shè)置于泵站設(shè)計(jì)過程中，采用一一對(duì)應(yīng)的方式，將防爆型電容器并聯(lián)于電動(dòng)機(jī)上，且串聯(lián)一套電抗器，以達(dá)到降低合時(shí)所導(dǎo)致的電流沖擊。在此基礎(chǔ)上，通過就地補(bǔ)償技術(shù)，使得操作流程得到簡(jiǎn)化，避免處于低功率下的電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能效果。

三、小結(jié)

總而言之，防洪興利，優(yōu)化水資源的利用是水利工程建設(shè)的主要目的，是人們生產(chǎn)生活得以保障的基礎(chǔ)。在國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的促使下，水利工程建設(shè)愈發(fā)得到重視，水利工程數(shù)量逐年增加。因此，為響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，達(dá)到水利工程節(jié)能目標(biāo)，相關(guān)設(shè)計(jì)施工企業(yè)必須在國家政策允許范圍內(nèi)，采用多樣化節(jié)能技術(shù)，充分發(fā)揮節(jié)能技術(shù)在水利工程建設(shè)中的作用，促進(jìn)我國水利工程事業(yè)發(fā)展。

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