導語：水利水電工程系統(tǒng)開發(fā)及應用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:施工能耗分析是編制水利水電工程可行性研究報告節(jié)能評價章節(jié)較為重要的一環(huán)，是進行節(jié)能設計及節(jié)能效益評估分析的基礎。由于水利水電工程規(guī)模大，施工工期長，分項工程、生產(chǎn)系統(tǒng)和設備眾多，給施工能耗計算分析帶來了困難。針對以上特點，結(jié)合傳統(tǒng)施工能耗計算流程方法，基于web編程技術(shù)開發(fā)了一套施工能耗分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能快速準確計算能耗，并便于不同工程間能耗結(jié)果的對比，能夠顯著提高施工能耗的計算和分析效率。

關(guān)鍵詞:施工期能耗;水利水電工程;能耗分析;數(shù)據(jù)庫DL/T5020－2007

《水電工程可行性研究報告編制規(guī)程》［1］將節(jié)能降耗分析納入水電工程可行性研究報告相關(guān)章節(jié);GB/T50649—2011《水利水電工程節(jié)能設計規(guī)范》［2］系統(tǒng)地分析了水電工程節(jié)能降耗應用中的重點及難點，提出了需要解決的核心問題;NB/T35022－2014《水電工程節(jié)能降耗分析設計導則》［3］進一步規(guī)范了水電工程節(jié)能降耗分析工作，明確了節(jié)能降耗分析原則、方法。從以上規(guī)范的制定和實施可以看出，節(jié)能降耗分析是水利水電工程設計的重要組成部分，也是水利水電工程可行性研究報告的必要章節(jié)。金珍宏［4］結(jié)合白鶴灘水電站施工期能耗分析計算，提出了白鶴灘水電站單位工程量(產(chǎn)品)能耗、能耗總量及分年度能耗量的分析方法，為大中型水電站能耗分析提供設計借鑒。胡海濤等［5］通過梳理2007年以來參與過的水電工程項目節(jié)能降耗篇章的編寫工作，總結(jié)了能耗的計算方法，并提出相關(guān)各種能耗指標選取的參考依據(jù)。宋升等［6］、任金明等［7］、劉愛軍等［8］也在各自的文獻中總結(jié)了水利水電工程能耗分析的種類和計算方法，并針對水利水電工程的各個環(huán)節(jié)提出了相關(guān)節(jié)能措施。水利水電工程具有規(guī)模大、工期長、分項工程和機械設備眾多的特點，這給施工期能耗計算分析帶來了困難。以往的研究側(cè)重于對水利水電工程能耗計算的過程、一般方法和相關(guān)的節(jié)能措施進行介紹。由于現(xiàn)有計算方法無自動化程序，不同工程能耗計算結(jié)果相對獨立，計算成果不能進行相互對比分析，不能為類似工程的能耗分析計算提供參考。針對以上弊端，本文以“水利水電工程施工能耗分析系統(tǒng)”開發(fā)及應用為研究對象，根據(jù)能耗分析方法，建立了自動化的計算流程。使用該系統(tǒng)能夠快速準確地對各工程項目進行施工期能耗分析計算;計算結(jié)果均能保存于數(shù)據(jù)庫中，便于查看和修改;各工程項目保存于同一數(shù)據(jù)庫中，便于相互對比分析。

1系統(tǒng)功能及設計原則

1．1功能需求分析。對于一般水利水電工程而言，施工能耗分析計算一般包含以下幾個方面。1．1．1施工設備能耗。施工設備能耗計算主要包括以下幾個方面:①土方明挖設備能耗計算;②石方明挖設備能耗計算;③石方洞挖設備能耗計算;④土石方填筑設備能耗計算;⑤混凝土生產(chǎn)、運輸設備能耗計算;⑥混凝土澆筑設備能耗計算;⑦固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、回填灌漿設備能耗計算。施工設備能耗種類一般為油和電。根據(jù)工程量、施工方法、設備能耗指標、臺班數(shù)計算施工設備的能耗種類和數(shù)量。1．1．2施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能耗。施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括砂石加工系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、施工交通運輸系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和綜合加工系統(tǒng)等。施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能耗種類一般為油和電。根據(jù)設備能耗指標、負荷水平、臺班數(shù)計算施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗種類和數(shù)量。1．1．3生產(chǎn)性建筑能耗。生產(chǎn)性建筑是指主體工程施工用建筑、施工工廠區(qū)建筑、建筑材料開采加工區(qū)建筑和設備材料倉儲建筑等生產(chǎn)性建筑。生產(chǎn)性建筑能耗主要是指其室內(nèi)外照明引起的耗電。1．1．4生活性建筑能耗。生活性建筑主要包括施工期各營地，即施工管理區(qū)營地和工程建設管理區(qū)營地，其能耗計算是指各營地及其生活、辦公配套設施的能耗。生活性建筑能耗主要為耗電。1．2系統(tǒng)設計原則。(1)實用性。水利水電工程施工能耗分析系統(tǒng)必須滿足水利水電工程施工能耗計算分析的需要，模塊涵蓋全面，基礎數(shù)據(jù)準確，計算流程簡明。(2)規(guī)范性。水利水電施工能耗分析系統(tǒng)中需要統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)不但類型不同，而且存儲及使用的方式也不同，但在數(shù)據(jù)庫建立過程中，每一種數(shù)據(jù)都需要確定的格式。因此，不同類型的數(shù)據(jù)使用之前都需要進行規(guī)范化和格式化處理。(3)可擴展性。水利水電工程施工能耗分析系統(tǒng)需提供良好的接口，方便日后進行系統(tǒng)擴充和完善。

2系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

該系統(tǒng)使用IntelliJIDEA作為開發(fā)工具，采用B/S(Browser/Server)架構(gòu)，即瀏覽器/服務器架構(gòu)。其中后臺Server采用的是Springboot的web框架，采用Ja-va/Groovy混合編程模式減少后臺代碼;前端Browser使用strapboot響應式頁面布局。為滿足施工能耗計算分析需要，該系統(tǒng)需具備以下幾個功能:①用戶管理功能，數(shù)據(jù)庫中保存用戶名和密碼，不同用戶具備相關(guān)的權(quán)限;②數(shù)據(jù)的基本操作功能，水利水電工程能耗計算相關(guān)數(shù)據(jù)，包括基礎定額數(shù)據(jù)，工程量數(shù)據(jù)及機械配置等數(shù)據(jù)的添加、修改、保存和查詢功能;③數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能，可按照設定條件進行計算結(jié)果的統(tǒng)計分析，生成圖表等結(jié)果;④成果導出功能，可將施工能耗計算成果導出為Excel電子表格，圖片可以保存，供編制報告使用。水利水電工程施工能耗分析系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)如圖1所示。2．1系統(tǒng)模塊設計。為實現(xiàn)上述功能，水利水電工程施工能耗分析系統(tǒng)主要包含以下4個模塊:用戶管理模塊、工程信息管理模塊、能耗分析模塊、計算成果分析模塊，主要模塊見圖2。(1)用戶管理模塊。主要管理用戶的基本信息及本系統(tǒng)用戶的登錄。(2)工程信息管理模塊。主要展示工程相關(guān)信息和各部位工程量。(3)能耗分析模塊。①施工設備能耗分析模塊，包括土方開挖能耗計算模塊、石方明挖能耗計算模塊、石方洞挖能耗計算模塊、土石方填筑能耗計算模等;②施工輔助生產(chǎn)系統(tǒng)能耗計算模塊，包括砂石加工系統(tǒng)能耗計算模塊、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)能耗計算模塊等;③生產(chǎn)生活性建筑能耗計算模塊，包括施工工廠、施工倉庫及業(yè)主及施工營地能耗計算模塊等。(4)計算成果分析模塊。①當前工程能耗計算統(tǒng)計;②歷史工程能耗對比分析，用圖表輸出結(jié)果。由于水利水電工程具有規(guī)模大、分項工程多、施工程序復雜和機械設備眾多的特點，本系統(tǒng)目前所包含模塊不可能完全涵蓋水利水電工程能耗計算所有內(nèi)容，但未來可根據(jù)需要對計算模塊進行擴充，使該系統(tǒng)更具通用性。2．2系統(tǒng)實現(xiàn)。(1)基礎數(shù)據(jù)庫準備。將《水利建筑工程概算定額》［9］《水電建筑工程預算定額》［10］等相關(guān)基礎數(shù)據(jù)整理并錄入數(shù)據(jù)庫，建立各模塊計算數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。(2)用戶管理及用戶登錄模塊。主要管理用戶登錄信息和用戶的基本信息，并設置不同用戶的使用及管理權(quán)限。(3)工程信息管理模塊。用于展示工程項目的基本信息，包括工程概況、工程規(guī)模、地理位置及主要工程量等相關(guān)信息。(4)能耗分析模塊。根據(jù)各工程部位及工程量、施工組織設計方案，并根據(jù)相關(guān)定額對各模塊進行能耗計算，主要模塊計算流程見圖3。(5)計算成果分析模塊。①根據(jù)當

前工程的各模塊計算成果，統(tǒng)計當前工程各分項項目能耗，并以圖表的形式輸出;②將當前工程能耗計算成果與保存于數(shù)據(jù)庫中的歷史工程能耗計算成果進行對比分析，以圖表形式輸出結(jié)果。

3工程應用

扎拉水電站位于西藏自治區(qū)，樞紐主要建筑物由首部樞紐、引水線路及電站廠房組成。首部樞紐主要建筑物有擋水壩、泄洪設施、電站進水口、生態(tài)電站及導流隧洞等。擋水壩為混凝土重力壩，壩頂高程2820m，壩頂長度210．5m，最大壩高67m。引水隧洞采用四機一洞，斷面為圓形，引水線路長約5．5km;電站廠房為地面式，安裝4臺單機255．0MW的高水頭沖擊式水力發(fā)電機組。主要工程量見表1。將上述工程量輸入系統(tǒng)計算模塊，并根據(jù)施工組織設計中相應的施工方法和施工機械，計算得出扎拉水電站施工能耗。根據(jù)上述各項統(tǒng)計分析，該工程施工總能耗折合約1．60萬t標準煤，其中，施工交通(對外交通)能耗量最大，占施工期能耗總量的30．71%，其次是砂石、混凝土系統(tǒng)和土石方施工設備等。

4結(jié)論與展望

(1)本文采用B/S(Browser/Server)架構(gòu)，開發(fā)了施工能耗分析系統(tǒng)，達到了施工期能耗統(tǒng)計計算、數(shù)據(jù)保存及計算結(jié)果對比分析的目的。通過算例證明使用本系統(tǒng)可快速準確計算水利水電工程施工能耗結(jié)果。(2)施工能耗計算分析過程保存于數(shù)據(jù)庫中，若施工方案或工程量有調(diào)整，可快速修改重新計算;多個工程能耗計算成果均保存于同一數(shù)據(jù)庫中，便于各工程間相互對比分析。(3)目前本系統(tǒng)能耗分析模塊僅包含基本的施工方法及機械設備定額，未來可根據(jù)施工組織方案對施工方法和機械設備定額進行補充，使其通用性更強。

參考文獻:

［1］中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會．水電工程可行性研究報告編制規(guī)程:DL/T5020－2007［S］．北京:中國電力出版社，2007．

［2］中華人民共和國水利部．水利水電工程節(jié)能設計規(guī)范:GB/T50649－2011［S］．北京:計劃出版社，2011．

［3］國家能源局．水電工程節(jié)能降耗分析設計導則:NB/T35022－2014［S］．北京:中國電力出版社，2011．

［4］金珍宏．白鶴灘水電站施工期能耗量分析方法［J］．水利水電技術(shù)，2012(11):34－36．

［5］胡海濤，王永剛．水電工程可行性研究階段節(jié)能降耗分析計算［J］．東北水利水電，2014(10):4－5，11．

［6］宋升，郭元元．水利水電工程中節(jié)能降耗分析與評價［J］．河南水利與南水北調(diào)，2012(4):45－46．

［7］任金明，金珍宏，吳迪．水電工程節(jié)能降耗分析與研究［J］．水利規(guī)劃與設計，2012(5):1－2．

［8］劉愛軍．關(guān)于水利工程節(jié)能設計中幾個問題的探討［J］．中國農(nóng)村水利水電，2010(1):88－89．

［9］中華人民共和國水利部．水利建筑工程概算定額［M］．鄭州:黃河水利出版社，2002．

［10］水電水利規(guī)劃設計總院．水電建筑工程預算定額［M］．北京:中國電力出版社，2005．

作者:石志超 王曙東 牛運華 陳培 劉波 單位:長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司