【摘要】隨著水利建設(shè)工程要求的不斷提高，研究其節(jié)能設(shè)計方法有著關(guān)鍵價值。本文首先介紹了水利建設(shè)工程節(jié)能設(shè)計原則，分析了水利建設(shè)工程功能的節(jié)能，并從相關(guān)實踐經(jīng)驗出發(fā)，對水利工程的節(jié)能設(shè)計方法進行了研究。
【關(guān)鍵詞】水利；建設(shè)工程；節(jié)能；設(shè)計；方法
一、前言
作為水利建設(shè)工程中的重要考慮因素之一，其節(jié)能設(shè)計方法在近期得到了有關(guān)方面的高度重視。該項課題的研究，將會更好地提升水利建設(shè)工程節(jié)能設(shè)計方法的實際應(yīng)用水平，從而有效優(yōu)化水利建設(shè)工程的最終整體效果。
二、水利建設(shè)工程節(jié)能設(shè)計原則
1.安全性和效益性
為了能更好地、更持久地為人們服務(wù)，按照工程力學(xué)等相關(guān)水利工程理論的要求，水利工程節(jié)能設(shè)計必須保證安全，達到抗損耗能力強等建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，要做到在實際中能夠抵御各種嚴(yán)酷氣候條件，還要按照相關(guān)原理確保工程符合自然生態(tài)特征和規(guī)律，避免因違背客觀規(guī)律而造成的過度消耗。如此，則要求相關(guān)工作人員在方案的篩選過程中務(wù)必進行多項指標(biāo)比對，反復(fù)考量利弊，堅持選擇具備水利和生態(tài)兩者最佳銜接點的設(shè)計方案。
2.生態(tài)系統(tǒng)自主修復(fù)
生態(tài)系統(tǒng)對物種具有自然選擇功能，對于那些能夠?qū)ζ溥M行適應(yīng)的物種，生態(tài)系統(tǒng)具有天然的親近性，最終讓物種在自己的系統(tǒng)內(nèi)達到生存的目的。將以上原理和水利工程節(jié)能設(shè)計進行結(jié)合的時候，此時的水利工程設(shè)計已經(jīng)和傳統(tǒng)的設(shè)計有了質(zhì)的提升。生態(tài)系統(tǒng)的自主修復(fù)功能的主體是生態(tài)系統(tǒng)自身，而傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計主體則是人，因此兩種設(shè)計本質(zhì)是不同的。傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計運用的方式，設(shè)計的過程都在人為控制之中，一切都在朝著人們預(yù)設(shè)的目標(biāo)前進。
3.兼顧環(huán)境
水利工程節(jié)能設(shè)計的設(shè)計過程應(yīng)該兼顧相關(guān)環(huán)境理論，進而達到水文相關(guān)指標(biāo)合格的目的。水污染問題和水的季節(jié)變化給水利工程節(jié)能設(shè)計的設(shè)計建設(shè)帶來了各種阻礙，這是其建設(shè)過程中必須要面對的挑戰(zhàn)。比如某些地區(qū)的水利工程建設(shè)，由于當(dāng)?shù)氐乃馁|(zhì)量不符合設(shè)計要求，因此必須要在水利工程建設(shè)之前做好水質(zhì)維護工作。經(jīng)過幾年的相關(guān)維護工作，改善水質(zhì)的目的依然無法實現(xiàn)。因此，水利工程節(jié)能設(shè)計的設(shè)計要兼顧環(huán)境問題。
三、水利建設(shè)工程功能的節(jié)能
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決于水系的布置和水閘、河道的結(jié)構(gòu)特征，該水利工程，經(jīng)過多年建設(shè)已形成一個較完善的防洪排澇體系，水系經(jīng)過優(yōu)化布置，再進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇合理的水閘的孔寬和河道斷面，就可以只建水閘少建泵站，利用閘前后的水位差，通過啟閉閘門，用自排來達到排澇和調(diào)水的要求。
2.泵閘結(jié)合的布置
當(dāng)單純靠自排無法滿足排澇的要求必須修建泵站時，在設(shè)計中大都采用泵閘結(jié)合的布置，在泵站附近或在泵站下部修建口胡光明水閘，以水閘自排為主，只有在水位差較大或災(zāi)害性天氣時，才進行強排，這樣可大幅度的降低強排時間，節(jié)約大量的能源。
3.合理規(guī)劃，綜合考慮區(qū)域排水模式
在設(shè)計區(qū)域排水水系時，排水系統(tǒng)一般都分一級排水和二級排水，先將整個區(qū)域分成幾塊，每一塊需要排出的水集中到一級泵站，啟動一級泵站的水泵將水排至二級排水河道里，再由二級排水河道里的出口泵閘將水排到區(qū)域外。在排水系統(tǒng)設(shè)計時，優(yōu)化水系的布置和合理選擇二級排水水位，利用地面和河道水位的高差，使一級排水就近直接排入二級排水河道，可取消或減少一級排水泵站，這種排水模式會使二級排水泵站動力和運行時間有所增加，由于二級排水的河道有蓄水的功能，因此二級排水泵站增加的動力遠(yuǎn)小于區(qū)域內(nèi)一級排水泵站動力總和，節(jié)能效果顯著。
4.利用景觀綠化和人工水面，增加河道蓄洪能力
以往在設(shè)計水利工程中的防汛墻時，為了減少占地面積，一般都采用直立式結(jié)構(gòu)所示。隨著時代的進步，人們對環(huán)境的要求越來越高，河道的修建和改造，都要求在河道的兩側(cè)布置一定寬度的綠化帶。這樣布置既增加了河道的蓄洪能力，減少強排時間，又滿足了生態(tài)景觀的要求，據(jù)初步計算這種布置方式約可減少能源消耗16%。
5.應(yīng)用信息技術(shù)，進行合理科學(xué)地調(diào)度
經(jīng)過多年不懈建設(shè)，水系內(nèi)已經(jīng)建成了大量水利工程，如何根據(jù)氣象和地理條件對這些水利工程進行高效調(diào)度，提高綜合防汛和調(diào)水能力，減少強排時間，以達到節(jié)能的目的，是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，依靠傳統(tǒng)人工調(diào)度的方式是無法解決這個難題的，只有應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)才能滿足上述要求。新建的防汛和水資源管理實時監(jiān)控系統(tǒng)是新時期區(qū)域水利工程信息化調(diào)度控制的中樞，以現(xiàn)代集散控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)全部水利設(shè)施的實時控制、統(tǒng)一調(diào)度、集中管理，達到優(yōu)化運行結(jié)構(gòu)、提高反應(yīng)速度、降低運行成本的目的。
四、水利工程的節(jié)能設(shè)計方法研究
水利工程的節(jié)能設(shè)計，主要是從工程設(shè)計、用能品種、用電設(shè)備、水利泵站變壓器等方面進行控制，下面就從這些方面，介紹節(jié)能措施。
1.建筑物設(shè)計節(jié)能措施
建筑物設(shè)計節(jié)能技術(shù)主要用于泵站廠房、水電站廠房、管理站用房等工業(yè)及民用建筑物的設(shè)計中。目前國家正在逐步發(fā)展和完善建筑物節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系，建筑物設(shè)計節(jié)能措施一般需要考慮以下幾方面內(nèi)容。
（一）建筑墻體、屋面和門窗節(jié)能技術(shù)。包括采用高效保溫材料復(fù)合的外墻和屋面、外墻外保溫技術(shù)，限制并逐步淘汰內(nèi)保溫技術(shù)；采用各類新型屋面節(jié)能技術(shù)、節(jié)能窗技術(shù)，控制窗墻面積比，改善窗戶的傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)等。
（二）采暖和空調(diào)節(jié)能技術(shù)。包括根據(jù)工程所在的自然條件和基礎(chǔ)設(shè)施條件，研究采用集中供熱技術(shù)、優(yōu)化配置冷熱源技術(shù)、空氣熱回收技術(shù)、太陽能技術(shù)等先進節(jié)能技術(shù)的合理性和可行性，減少采暖、制冷方面的能源消耗。
（三）采光和通風(fēng)節(jié)能技術(shù)。包括根據(jù)建筑物的布局情況，研究泵站、水電站廠房利用自然光技術(shù)、自然通風(fēng)技術(shù)的可行性，減少采光通風(fēng)方面的能源消耗。
2.用能品種的節(jié)能設(shè)計
根據(jù)水利工程相關(guān)的設(shè)計方案及施工組織設(shè)計，正確計算工程施工期和運行期的用能品種、數(shù)量，再換算為標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量，以此可以分別計算出工程施工期和運行期折合為標(biāo)準(zhǔn)煤的用能總量，人們根據(jù)這些可以有效加強節(jié)能設(shè)計。
3.用電設(shè)備的節(jié)能設(shè)計
在水利節(jié)能工程設(shè)計中，應(yīng)該選擇合適的用電設(shè)備也能滿足體現(xiàn)節(jié)能要求。
（一）合理選擇水泵。新建水利工程的水泵多為大中型軸流型式，可供不同用戶選擇這類產(chǎn)品，在設(shè)計中，應(yīng)正確比較水泵參數(shù)，嚴(yán)格按實際需求，全面考慮葉片安放角、水泵泵型、門徑和比轉(zhuǎn)速等，這樣才能使得用電設(shè)備能夠適應(yīng)現(xiàn)實情況。
（二）采用直連的方式。在水利工程用電設(shè)備的節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)該要求轉(zhuǎn)速一致，采用直連的方式，通過齒輪變速箱連接電動機和水泵，這就決定了與之配套的電動機必須保持低速，這樣的方式比較經(jīng)濟劃算。根據(jù)節(jié)能中長期專項規(guī)劃的要求，水利工程中的水泵機組以及各類閘門啟閉設(shè)備的電能消耗是工程運行期間的主要能源消耗，這能使得主要耗能設(shè)備能源效率達到或接近國際先進水平。
五、結(jié)束語
通過對水利建設(shè)工程節(jié)能設(shè)計方法的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)能設(shè)計涉及到諸多方面的要素，有關(guān)人員應(yīng)該從水利建設(shè)工程的客觀實際需求出發(fā)，充分利用多項優(yōu)勢特點，研究制定最為契合實際的工程節(jié)能設(shè)計方法應(yīng)用方案。
參考文獻：
[1] 姜樹輝，楊大勇.關(guān)于小型水利工程設(shè)計交底及臨時工程施工的建議[J].黑龍江水利科技.2011（08）：88-89.
[2] 黃屹.探討水利工程設(shè)計階段工程造價的有效控制[J].黑龍江科技信息.2010（10）：102-103.
[3] 劉衛(wèi)紅，鄭立新.水利工程設(shè)計概算在工程造價控制中的作用[J].中國水運（下半月）.2012（12）：36-39.
[4] 吳文朋.關(guān)于水利工程安全管理的幾點思考[J].科技致富向?qū)?2012（22）：80-85.
