摘要：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。
关键词：水利工程；节能；设计
中图分类号：TV文献标识码： A
一、水利工程设计的目标
很多建筑设计师主张将水利站建筑的整个设计风格与自然互相联系起来不断美化整体的设计效果。因为水利站建筑地处旷野,视野开阔,一座未作美化设计建筑物突兀在优美的自然环境中,给人以最为特殊的感觉。这就需要设计者在能够最大限度的满足建筑物使用需要，为提高人们的生活质量以及满足心理观赏需要创造有利条件。在设计过程中设计师应该积极做好设计准备，在熟悉水利工程的使用情况和给人们带来的影响下展开设计工作。由于水利建筑很多都是距离城市较远的，这就需要设计者注重自然环境因素，在设计初期就对水利建筑物的平面效果做出较为合理的设计，实现建筑物与自然的完整结合。作为水利行业的设计师，应该将设计角度拓宽到整个社会发展中，以一个最新的设计角度来把握设计方向，综合各种设计风格的精髓，创造出更为吸引人的水利建筑作品。
二、工程功能的节能
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决于水系的布置和水闸、河道的结构特征,该水利工程,经过多年建设已形成一个较完善的防洪排涝体系,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,就可以只建水闸少建泵站,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。
2、泵闸结合的布置
当单纯靠自排无法满足排涝的要求必须修建泵站时,在设计中大都采用泵闸结合的布置,在泵站附近或在泵站下部修建口胡光明水闸,以水闸自排为主,只有在水位差较大或灾害性天气时,才进行强排,这样可大幅度的降低强排时间,节约大量的能源。
3、合理规划,综合考虑区域排水模式
在设计区域排水水系时,排水系统一般都分一级排水和二级排水,先将整个区域分成几块,每一块需要排出的水集中到一级泵站,启动一级泵站的水泵将水排至二级排水河道里,再由二级排水河道里的出口泵闸将水排到区域外。在排水系统设计时,优化水系的布置和合理选择二级排水水位,利用地面和河道水位的高差,使一级排水就近直接排入二级排水河道,可取消或减少一级排水泵站,这种排水模式会使二级排水泵站动力和运行时间有所增加,由于二级排水的河道有蓄水的功能,因此二级排水泵站增加的动力远小于区域内一级排水泵站动力总和,节能效果显著。
4、利用景观绿化和人工水面,增加河道蓄洪能力
以往在设计水利工程中的防汛墙时,为了减少占地面积,一般都采用直立式结构所示。随着时代的进步,人们对环境的要求越来越高,河道的修建和改造,都要求在河道的两侧布置一定宽度的绿化带。这样布置既增加了河道的蓄洪能力,减少强排时间,又满足了生态景观的要求,据初步计算这种布置方式约可减少能源消耗16%。
5、应用信息技术,进行合理科学地调度
经过多年不懈建设,水系内已经建成了大量水利工程,如何根据气象和地理条件对这些水利工程进行高效调度,提高综合防汛和调水能力,减少强排时间,以达到节能的目的,是一个非常复杂的系统工程问题,依靠传统人工调度的方式是无法解决这个难题的,只有应用现代化的信息技术才能满足上述要求。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、提高反应速度、降低运行成本的目的。
三、节能措施
1、供电方案的节能
优先选用 10kV 主水泵电动机直接联网运行的供电方案水利泵站的主水泵电动机容量都比较大,从经济和技术综合考虑,设计手册建议容量大于 250kW 电动机应选用高压电动机。以前这类电动机一直选用电压等级为6kV电动机,我国供电电网的电压是 10kV,所以必须设置10kV～6kV 降压变压器,为满足大型电动机启动时的压降的要求,降压变压器的容量都大于电动机的容量之和。由于 10kV 电动机直接联网运行时,电机启动对电力系统的冲击比较大,供电部门对 10kV 电动机直接联网运行持非常慎重的态度。在取得了供电部门的支持后,在泵站设计中,对 350kW～630kW 电动机,优先选用 10kV 电动机直接联网运行的供电方案,既节约了供电贴费、降压变压器、高压配电设备等大量工程费用,又简化了运行管理,避免了降压变压器的能源损耗。 2、采用就地补偿新技术 泵站因地理环境的原因,大都选用低扬程、大流量的水泵,与水泵配套的大部分是低转速大型异步电动机,这种电动机功率因素比较低,一般在0.6左右,按供电公司的要求,必须进行无功功率的补偿,将功率因素提高到0.9以上。习惯的做法是采用集中补偿,如果在高压侧进行补偿,通常靠人工投切。泵站中需要进行无功补偿的负荷水泵电动机占 90%以上,而且负荷比较固定,因此在泵站设计中主要采用就地补偿新技术,每台电动机就地并联一台就地补偿电容柜,电容器选用防爆型,并串联一组电抗器,以限制合闸时的电流冲击。
2、选择电压等级
电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果，一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择，另一方面就是在进行供电电压的确定时，需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行，包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。
3、供配电系统的设计
通过供配电系统的合理设计来实现节能无疑是最为直接也最为有效的方式之一，具体来说可以从以下三个方面来着手进行：一是尽可能的减少配电的级别，这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性；二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定，尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置，这样就能够最大程度的降低供电半径，从而实现电力节能，并且，这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。
4、提高自然功率因数
自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类，而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在，这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率，我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到，提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中，实现功率因数降低的方式有两种：一是直接采用功率因数较高的同步电动机，二是采用电容器来实现补偿。
5、照明节能
在电气的节能设计中，还可以通过照明节能来实现，具体来说同样是有两种方式，一种就是直接利用高效光源，传统的白炽灯虽然简单便宜，但是其发光的效率比较低；另一种就是充分的利用自然光，这就需要对构筑物的门窗进行扩大，或者是对建筑物或者是构筑物选择一个较好的朝向。
结束语
节能设计是水利工程设计中的一个全新的课题,需要根据相关法规、政策和专项规划, 结合水利工程的特点, 有针对性的确定工程的节能措施,合理分析工程的节能效果, 以完善工程设计内容。
参考文献
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