节能技术在水利工程设计中应用

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摘要:近年来我国经济建设呈现稳步增长趋势，水利工程建设的目的是合理配置水资源，提高水资源的利用率。在水利工程设计中应用节能技术，对于水利工程建设有着重要的优化作用，对于进来资源节约型社会有着重要意义。首先提出了节能设计对于水利工程的重要作用，然后探讨了水利工程设计中的节能技术如何实施应用。

关键词:水利工程;节能技术;应用

我国对水资源的需求量非常大，不管是哪个行业的发展，都需要水资源的支持。因此，需要加强水资源管理，只有对水资源进行合理的配置和使用，才能有效提升水资源的利用率，满足各行各业的用水需求。水利工程是我国民生建设的重要组成部分，与国民的日常生活息息相关。比如，为农田合理的调配和使用水资源，提高农作物产量，就是水利工程的功能之一。但是，之前的水利工程对水资源的用量大，很容易出现水资源浪费的现象。为了实现节约型社会的构建目标，相关部门要在水利工程设计中积极应用节能技术，不仅能够减少资源投入，而且能够为人们提供优良的居住环境，从根本上提高广大人民群众的生活水平。所以，要将节能技术应用于水利工程设计的各个环节，确保资源的合理分配，从整体上提高水利工程的设计水平。在水利工程设计中引入节能技术，有助于推动我国水利建设的可持续、生态化发展，对于我国发展有着重要的现实意义。首先，能够提升水利工程的自排能力。水利工程建设是为了合理利用水资源，其自排能力会严重影响水利工程的建设效果。但是应用技能技术可以合理的布置水闸结构，将其最大的作用发挥出来，从而提升水流速度，增大水流排量，明显减少能量损耗。其次，能够合理布置节制阀。之前的水利工程设计中，控制水流速度和排水量比较常见的方法就是安装节制阀，但是这种方法存在一定的缺陷，并没有最大化的提升水利工程的成效，而且排水蓄水能力也不是最强。但是应用节能技术能够改善这一状况，让泵站与节制阀连接起来，二者形成合力，大大提升了水利工程的建设成效。此外，在非汛期该装置还能发挥排涝作用，提高水利工程设计的科学性和实效性，进一步保障人民生命财产安全。最后，能够显著改善生态环境。现阶段国家大力倡导生态化建设，推行节能技术，在一定程度上提升了节能技术的存在价值。目前我国水利工程建设的施工中，时常会出现占用河道的现象，不仅破坏了生态环境，而且影响了河流四周群众的生活。因此，在水利工程设计中要高度重视节能理念，积极应用节能技术，通过采用科学合理的措施进行施工过程的优化，充分发挥水利工程的积极作用，最大程度的减少负面影响。比如，可以在河道两边栽种纸杯，在净化周围环境的同时，还能有效提升河道的蓄水能力，提高水资源的利用率。也可以加高防汛墙，提高水利工程建设的实效。

1采用合理布设重要设施的节能设计应用

1.1合理选择水系及节制闸的结构

水利工程的自排能力是其重要技术指标，在汛期大量洪水堆积，如不能及时释放排出有可能造成冲毁坝体，造成巨大的灾难。因此，提高水利工程的自排能力是极为重要的。一般的水利工程自排过程存在2种方案，一种是通过节制闸排水，通过调节节制闸打开的量控制排水量，这是在正常时期，对排水的控制用于农田灌溉、保护生态环境，优化水资源系统所采取的措施;另一种是抽水泵排水，这是针对在汛期或雨量丰富时期，采取节制闸排水的排量无法满足需要的时候，采取同时启动泵机，形成更快速的排水，减少可能带来的洪涝灾害。水利工程的自排能力大小受诸多因素的影响，其中起主要作用的是水系的布置以及水闸的结构。水系布置方面，要充分考虑周边环境，利用环境优势合理布局设计水系，从而加快水流速度，达到自排能力的提升;对于水闸结构方面，则要综合考虑经济因素，环境因素，然后对节制闸的宽度和深度、河道的断面结构等综合分析考虑，从而达到增加自排能力。并在这一过程中，由于自排能力的提高，可以相应减少泵站的数量，满足防洪防涝要求的同时，起到了节能作用［1］。

1.2合理布置水泵站和节制闸

对于水泵与节制闸的合理布设，不仅增加自排能力，同样是一种优质的节能技术应用。由于在汛期防止因排量不足水位超标而损坏坝体，经常会出现水泵站和节水闸同时工作的情况。为此，要采取合理的布置方式，尽量减少水泵的同时，增加排水能力。一般需要从2个方面进行研究，一个是基于节制闸的自排功能为核心，基于水体流动原理技术配置上，合理配置水泵站的位置，起到增加排量的方式;另一种则是对泵站周围环境进行认真研究，选择合适的位置布设泵站，再搭配节制闸排水。无论哪一种方法，都是为了增加排水量，减少能源消耗的作用。

2对用电设备的节能技术应用

2.1合理匹配水泵和电动机

电动机带动水泵运转有齿连和直连2种方式。齿连方式是电动机与水泵间采用齿轮变速箱连接，其优点是提高了电动机的转速，提升水泵效能。而不足则是，能源消耗较大，噪音较大。而直连方式则是水泵和电动机直接连接形成整体，水泵转速与电动机转速一致。相较于齿连方式，其功率消耗较小，但转速偏低。而在大中型水利的水泵设施中，转速普遍要求不高，为此，应该尽量选择低转速但更节能的直连方式［2］。当然，要根据实际情况确定，一般为了提高转速，达到提高排水量的技术指标，也会在直连和齿连的混合搭配配置泵房的方式。其最终目的，就是在满足技术指标的要求上，尽量采用更加节能的技术措施进行应用。

2.2变压器配置合理化

水利设施的用电包括2种，一种是用于动力运转用电，如控制排水的泵房，就需要使用动力电，其功率往往较大;另一种则是其他低功率的设备，包括控制设备、保护设备，包括民用设施等。传统的用电方式采用单台变压器供电，即水利设施范围内的所有用电设备都由一台变压器输出。而现代更加科学的用电方式，则是采用两台变压器，其中1台专供大功率的动力设备用电。采用这样的原因主要是单台变压器的使用方式存在很大问题，一方面造成设备损坏率增高，采用单台变压器供电，由于电动机是大功率负荷，其频繁的启动，会对电网形成冲击，并产生谐波，这对变压器及自动控制设备会产生极大的危害;另一方面能耗过高，采用单台变压器，其容量选择必然要更具供电范围内设备的总容量进行有效的选择，而在水泵不运转时，用电功率较小设备的使用，往往会使得变压器的利用率过低。而采用2台变压器，其中1台专供大功率动力用电显然就摒弃了这样的问题。

2.3对电动机进行无功补偿

由于地理环境的限制，水利工程中的水泵往往需要大功率低转速的大中型电动机与之相匹配，这就造成了电动机的功率因数仅能达到60%左右，这就造成一方面不符合当前供电公司的要求(供电公司要求90%，)，另一方面，较低的功率因数意味着很大一部分电能“做了无用功”。鉴于此，必须要提高功率因素，减小无功损耗。当前采用并联电容器是一种有效的提高功率因数，起到无功补偿的作用。该方式就是在电动机上并联电容器，提高无功补偿。需要注意，电容器必须采用并联式电容器，这主要是考虑泵房空间有限，并联电容器很好的排列方式有助于节省空间;并且要选择防爆式电容器，并且根据整体的情况匹配合适的电抗器，串联至回路中，起到保护电气设备，避免大电流冲击造成损坏的危害。采取并联补偿的方式是当前较为先进的无功补偿方式，能有效提高水泵功率因数，减小无功损耗，起到节能作用［3］。

3采用先进的科技措施的节能技术应用———自动化控制技术的应用

水利工程的排水控制，在之前都是使用手动控制的方式，例如，对节制闸的调节，需要通过水量测试的数据，由人工来分析是否需要调节，以及调节时需要人为控制;在汛期，也同样需要人们长期倒班，查看水位，一旦出现水位超量或通过天气预报等情况采取提前预防措施。这些方式过于依靠水利设施技术人员的专业水平和经验。而随着科技的进步，自动化控制的实现，传统依靠经验和复杂人工操作予以摒弃。采用自动化控制模式，在节制闸的控制，包括节制闸与水泵的组合控制，都有传感器将水量情况和所需水量进行匹配，然后通过逻辑判断对节制闸、水泵做出调节［4］。尤其是在汛期的防汛控制方面，通过对水位的动态进行收集并预测趋势，采用增加水泵排水的作用，大大超过了人为的判断效率，且更具科学性。显然，采用自动化控制技术实现对水利工程排水的精准控制方式，大大提高了工作效率并减少传统的人工控制的不精准问题，同样是一种节能措施。

4结语

综上所述，节能技术在水利工程设计中发挥着重要作用，节能技术的应用，符合当前我国倡导的可持续发展思想，也是未来必行的发展方向。在水利工程设计中应用节能技术，能够大幅度降低水资源的消耗，提升水利工程的自排能力，对节制阀进行科学合理的布置，显著改善生态环境，实现高效发展。水利工程设计可以从多个方面实现节能技术，一是可以从排水能力方面对水系、节制闸的布置结构的合理化，以及节制闸与水泵站的合理布置，起到节能效果;二是可以从用电设备方面采取有效的措施，这包括对变压器的配置进行选择，提高水泵功率因数，采取无功补偿等方式，达到节能作用;三是采用先进的自动化控制技术，提高水利工程的调度效率，也能起到节能的作用。因此，节能技术应用在水利工程设计中，能够有效推动我国水利建设事业的长远稳定发展。

参考文献:

［1］章效平.节能技术在农业水利工程设计中的应用［J］.南方农业，2020，14(18):177－178.

［2］黄丹华.关于水利工程设计中节能技术的应用［J］.科学技术创新，2020(17):135－136.

［3］徐良学.刍议节能技术在水利工程设计中的应用［J］.农家参谋，2020(03):154.

［4］李廷.关于水利工程设计中节能技术的应用［J］.科学技术创新，2018(20):101－102.

作者:侍孝杰 单位:淮安市水利勘测设计研究院有限公司