通过竖井连接非同面上、下平段的发电引水隧洞布置型式的制作方法

本发明涉及水利水电工程的一种发电引水隧洞布置型式，适用于进水口进流方向与其后引水隧洞轴线方向不一致，进水口后可布置区域狭小，没有充足的空间布置渐变段及平面弯段的发电引水隧洞布置。

背景技术：

发电引水隧洞进水口中心线方向通常与进水口后的引水隧洞轴线方向不一致，为保证水电站厂房的正向进水，利于进流，发电引水隧洞需布置平面弯段；发电引水隧洞进水口高程与水电站主厂房9水轮机安装高程也不一致，发电引水隧洞还需设置竖向弯段。因此，如图1、图2所示，常规发电引水隧洞布置由进水口段1、渐变段2、直线段6、平面弯段7、竖向弯段8等组成。渐变段紧接进水口段，渐变段长度一般为1～2d(d为隧洞洞径或洞宽）。直线段、平面弯段和竖向弯段的布置应满足《水工隧洞设计规范》(sl279-2016)相关规定：

1.洞线在平面上设置弯段时，低流速有压隧洞的弯曲半径不宜小于3倍洞径或洞宽，转角不宜大于60°。

2.在平面弯道的首尾应设置直线段，长度不宜小于5倍洞径或洞宽。

3.洞身段设置竖向曲线时，对高流速隧洞，其型式和竖向曲线半径应通过试验确定，低流速无压隧洞的竖向曲线半径不宜小于5倍的洞径或洞宽，低流速有压隧洞可适当降低要求。

根据以上相关规定及要求，进水口如需布置渐变段、直线段、平面弯段等，需要有适当的布置区域，即进洞点a至进水口轴线和引水隧洞轴线的交点b的距离s应满足：s≥6d+3dtanθ/2。

当受地形地质条件、进水口及厂房相对位置的限制时，如进水口段后可布置区域非常狭小，进水口后没有充足的空间布置渐变段、直线段及平面弯段，这就给发电引水隧洞的布置带来了极大的困难，采用常规布置型式无法解决。因此，鉴于目前水利水电工程发电引水隧洞的布置条件，研究探讨适用于地形地质条件、布置区域狭小的新型发电引水隧洞的布置已成为设计和科研人员非常关注的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种通过竖井连接非同面上、下平段的发电引水隧洞布置型式，以解决受地形、地质条件限制造成的空间狭小，引水隧洞布置困难的问题。

本发明采取的技术方案是：进水口段与进洞点连接，渐变段位于进水口段与进洞点连接处的内侧，上平段的一端经过进洞点与进水口段连接，进水口段轴线与上平段轴线重合，下平段的一端与主厂房连接，在上平段轴线和下平段轴线的交点处设置竖井，该竖井上端与上平段的另一端连接，该竖井下端与下平段的另一端连接，竖井上弯段的转角θ1为90°，竖井下弯段的转角θ2为90°。

本发明的优点是：

（1）适用于布置区域非常狭小，进水口后没有充足的空间布置渐变段、直线段及平面弯段的发电引水隧洞布置。当发电引水隧洞进水口轴线方向通常与进水口后引水隧洞轴线方向不一致，为保证水电站厂房的正向进水，发电引水隧洞需布置平面弯段。但受地形地质条件、进水口及厂房相对位置的限制，进水口段后可布置区域非常狭小，进水口后没有充足的空间布置渐变段、直线段及平面弯段，即可采用本发明的采用竖井连接非同面的发电引水隧洞布置型式。

（2）发电引水隧洞各部位布置紧凑

通过将进水口后的渐变段移至进水口段内，合并进水口段和渐变段，在进水口段内完成渐变，采用竖井连接非同面的的上、下平段的布置方式，使发电引水隧洞布置紧凑，解决了发电引水隧洞进水口空间狭小，布置困难的的问题。

（3）利于工程的总体布置

根据工程的总体布局及地形地质条件的限制，在进水口及厂房位置选定的情况下，进水口后可布置区域狭小，布置十分困难，若采用常规的引水隧洞布置，无法解决此矛盾。如果重新调整进水口、厂房的位置，往往需要开展大量的勘测设计工作，花费大量的人力、物力及时间；采用本发明的布置方式，可以在不需改变进水口、厂房的位置的前提下，解决以上矛盾，利于工程的总体布置，使工程的总体布置经济合理。

本发明结构新颖，运行安全可靠，施工方便，适用于布置区域非常狭小，进水口后没有充足的空间布置渐变段及平面弯段的发电引水隧洞布置，且经济实用、布置紧凑、结构稳定、引水系统布置平直顺畅、应用范围广，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是目前常规发电引水隧洞平面布置示意图；

图2是目前常规发电引水隧洞纵剖面布置示意图；

图3是本发明平面布置结构示意图；

图4是本发明纵剖面布置结构示意图。

具体实施方式

进水口段1与进洞点a连接，渐变段2位于进水口段1与进洞点a连接处的内侧，上平段3的一端经过进洞点a与进水口段1连接，进水口段1轴线与上平段3轴线重合，下平段4的一端与主厂房连接，在上平段3轴线和下平段4轴线的交点处设置竖井5，该竖井5上端与上平段3的另一端连接，该竖井5下端与下平段4的另一端连接，竖井上弯段501的转角θ1为90°，竖井下弯段502的转角θ2为90°。

本发明将进水口后的渐变段移至进水口段内，在进水口段内完成渐变，取消平面弯段、竖向弯段，采用竖井进行过渡，连接非同面的上、下平段，在进水口轴线和引水隧洞轴线的交点处设置竖井，竖井上弯段及下弯段转角θ为90°，转弯半径应满足《水工隧洞设计规范》(sl279-2016)相关要求，竖井高度h为发电引水隧洞进水口中心高程h1与水电站主厂房水轮机安装高程h2之差：h=h1-h2。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种通过竖井连接非同面上、下平段的发电引水隧洞布置型式，属于水利水电工程的一种发电引水隧洞布置型式。进水口段与进洞点连接，渐变段位于进水口段与进洞点连接处的内侧，上平段的一端经过进洞点与进水口段连接，进水口段轴线与上平段轴线重合，下平段的一端与主厂房连接，在上平段轴线和下平段轴线的交点处设置竖井，该竖井上端与上平段的另一端连接，该竖井下端与下平段的另一端连接，竖井上弯段的转角θ1为90°，竖井下弯段的转角θ2为90°。本发明结构新颖，运行安全可靠，施工方便，经济实用、布置紧凑、结构稳定、引水系统布置平直顺畅、应用范围广，具有很好的应用前景。

技术研发人员：金正浩;马军;宋守平;刘杉;李欢;李众望;赵现建;周炳昊;尹一光;吴允政;李亚文;刘锋;董延超;刘文斌;石亮亮;刘杰;吕君卓
受保护的技术使用者：中水东北勘测设计研究有限责任公司
技术研发日：2017.06.03
技术公布日：2017.08.18