水利工程节能设计的理念及应用

水利工程节能设计的理念及应用
【摘要】当前全球环境的日益恶化，生态系统也遭到破坏，各行各业也都开始关注起生态环境，并且在不同的领域也都提出了生态概念。

其中，水利工程作为一项综合性较强的项目，在给人们生活带来方便的同时，也在一定程度上损害了自然环境。

所以，在水利工程的建设中，综合考虑生态因素，重视水利工程的节能应用成了发展的必然趋势。

作为一名从事多年水利工程的设计人员，我认为在工程的设计中，既要考虑到工程设计的理念原理，也要融入生态节能因素，引入生态节能的水利工程概念，实现人、水资源的和谐共处。

【关键词】生态水利工程设计理念设计原则节能
1 引言
水利工程是一项工期较大、综合性较强的项目。

修建其目的主要是为了开发利用水资源和消除自然水灾害。

其中，水利工程的节能设计也是项目设计中的一个全新课题，水利节能需要贯穿到工程前期设计的各个工作阶段，其中包括项目建议书，可行性研究，初步设计概算等。

因此，水利工程在设计时应需兼顾社会、经济、环境等因素，保持水利工程建设与生态环境的平衡，实现人与水资源的共同发展。

2 什么是生态水利工程
生态环境已被人们日益重视，而生态学概念也被引进到各行各业。

作为一门正在发展探索的新学科，生态水利是在水利科学发展的基础的发展而来，其实质就是在满足人们各类需求的前提下，合理利用水资源，统筹兼顾生态环境以及可持续发展，并结合生态学理论、原理和技术方法来确保生态、经济、社会效益的和谐共存。

主要分为四个内容：
（1）在开发水利的过程中，首先要考虑到生态系统。

在不影响生态系统的前提下，使水利工程融入到当地的生态系统中，使其在生态系统中变得不可或缺。

（2）由于传统的水利项目的建设过程中，都会影响到当地的生态环境，因此在生态水利建设的建设中，防止发生工程在建时对生态环境的相关影响。

（3）生态水利工程在投入运行后，要根据工程所在地的生态规律来调控水资源，杜绝出现工程强制性打破原生态规律的现象。

（4）生态水利工程在建址时，要优先考虑到对生态系统的影响，要尽量选在那些对生态环境影响较小的地区，减少建设途中和建设以后运行时对生态系统的影响。

3 水利工程功能的节能运用
3.1 提高水利工程的自排能力
在工程的建设过程中，水利工程的自排能力主要在于水系的布置和水闸、河道的结构特征，水利工程经过多年的建设已经有了一套较为完善的抗洪排涝体系，水系经过优化布置，再进行综合技术经济比较，选择合理的水闸的孔宽和河道断面，因此就能够做到建水闸少建泵站，利用闸前后的水位差，通过启闭闸门，用自排来达到排涝和调水的要求。

3.2 利用泵闸结合进行合理布置
当水利工程的自排无法满足排涝的需要而去修建泵站时，应在修建设计中采取泵闸结合的布置，在泵站的周边修建水闸来使其排水，也只是需要在特殊情况如：水位差较大或特大灾害时才进行强排，这样可以大幅降低强排时间，节约能源。

3.3 规划考虑区域排水模式
在设计区域排水系统时，一般将其分成为一级排水和二级排水。

首先将整个区域分成若干区域，然后每个区域排出的水再集中到一级泵站，然后通过一级泵站将水排到二级排水河道里，再利用二级排水河道里的出口泵闸将水排到区域外。

在排水系统布置的过程中，合理选择二级排水水位，要利用地面和河道水位的落差，使一级排水就近直接排入二级排水河道，就可以减少一级排水泵站，虽然这种排水模式会增加二级排水泵站运行时间，但是二级排水的河道有蓄水功能，而其增加的动力远小于区域内一级排水泵站动力总和，所以节能效果显著。

3.4 使用绿化景观来增强河道的蓄洪能力
在以往设计水利工程的防汛墙时，为了减少占地面积而基本采用直立式结构形式。

随着科技进步，人们对环境越来越重视，要求也越来越高，现代河道的修建都要求在两侧布置一定宽度的绿化带。

这样既能增加河道的蓄洪能力，减少强排时间，又满足了生态景观的要求，据资料计算统计，利用这种布置方式可以节约大概百分之十六的能源消耗。

3.5 实行就地补偿技术
由于地理环境的因素，泵站的水泵大都是选用低扬程、大流量。

而和水泵配套的大部分都是低转速的电动机，这种电动机功率比较低，就需要进行无功功率的补偿，将功率因素提高一倍以上。

以往做法是采用集中补偿，靠人工投切在高压侧进行补偿。

泵站中需要进行无功补偿的负荷水泵电动机大约占到百分之九十，而且负荷比较固定，因此在泵站设计时应该采用就地补偿技术，让每台电动机就地并联一台就地补偿电容柜。

3.6 运用技术科学合理的进行调度
通过多年的建设发展中，我国已经建设了大量的水利工程，因此也需要根据气象来对这些水利工程进行高效调度，来达到提高防汛能力，减少强排时间的目地。

这是复杂的系统工程问题，目前只依靠传统人工调度方式还无法解决这个难题，只有应用现代化的信息技术才能满足科学调度的需求。

新建的防汛和水资源管理实时监控系统是新时期区域水利工程信息化调度控制的中枢，以现代集散控制和网络技术实现全部水利设施的实时控制、统一调度、集中管理，达到优化运行结构、降低运行成本的目的。

综上所述，当前的人们对环境保护的日益重视，也让生态理念被融入到各行各业中去。

以往的水利工程建设把重点放在生活的便利上，而忽略了人类对生态环境的造成的负面影响。

因此，生态水利工程概念的提出也就成为必然，它转变了传统水利工程设计理念，在水利工程建设中融入了生态学原理，讲究的是人与自然的和谐发展，并以可持续发展观为导向，制定生态水利工程设计原则。

参考文献：
[1]李正洲，崔方方，王玉英，杨冰.浅论生态水利工程的基本设计原则[J].中国科技财富，2011，（24）：71-71.
[2]吴家丽，刘春喜.生态水利工程设计初探[J].轻工设计，2011，（06）：123-123.
[3]王光林，廖风.试论生态水利工程的基本设计原则[J].中国科技博览，2012，（09）：201-201.
[4]武丹.试论生态水利工程的基本设计原则[J].华章，2012，（14）：300-300.
[5]欧阳文华.试论生态水利工程的基本设计原则[J].中国科技财富，2011，（22）51-52.。