7.3引水隧洞
7.3.1线路与坡度的确定
引水隧洞的路线选择是设计中的关键，它关系到隧洞的造价，施工难易，
工程进度，运行可靠性等方面，选择洞线的一般原则和要求为：
①隧洞的路线应尽量避免不利的地质构造，围岩可能不稳定及地下水位高，渗水量丰富的地段，以减小作用于衬砌上的围岩压力和外水压力，洞线要与岩
层层面、构造破碎带和节理面有较大交角，在高地应力区应使洞线与最大水平
地应力方向尽量一致，以减小隧洞侧向围岩压力，隧洞的进出口在开挖过程中
容易塌方，易受地震破坏，应选在覆盖层风化较浅，岩石比较坚固完整的地段。

②洞线在平面上求短直，这样既可以减少工程量，方便施工。

有良好的水
流条件，若因地形，地质，枢纽布置等必须转弯时应以曲线相连。

③隧洞应有一定的埋藏深度，包括：洞顶覆盖厚度和傍山隧洞岸边一侧的
岩体厚度，统称为围岩厚度，围岩厚度涉及开挖时的成洞条件，运行中在内外
水压力作用下围岩的稳定性，结构计算的边界条件和工程造价等。

④隧洞的纵坡应根据运用要求，上下游衔接，施工和检修等因素，综合分
析比较后确定，无压隧洞的纵坡应大于临界坡度，有压隧洞的纵坡主要取决于
进口高程，要求全线洞顶在最不利条件下保持不小于2m的压力水头。

有压隧
洞不宜采用平坡或反坡，因为其不利于检修和排水。

⑤对于长隧洞，选择洞线时还应注意地形，地质条件。

布置一些施工之洞，斜井，竖井，以便增加工作面，有利于改善施工条件加快施工进度。

太平哨水电站根据上面原则和要求，选择了两条引水隧洞，所经路线地质
构造良好，洞线在平面上短直，即减小工程造价、方便施工、具有良好的水流
条件，隧洞有一定的埋深，围岩厚度大于3倍洞径。

为了利于检修与排水，隧洞纵坡率为2%，其工作闸门与检修闸门设在进口，隧洞在平面上有弯角，对于低流隧洞曲率半径不宜小于5倍的洞径，现取6倍
的洞径，即54m，转角不宜大于60°，取30°，具体布置见坝区引水系统平
面布置图。

7.3.2断面形式与断面尺寸
隧洞断面形式取决于水流流态、地质条件、施工条件及运行条件等，有压
隧洞一般采用圆形断面，原因是圆形断面的水流条件受力条件都较为有利，本
设计中隧洞断面采用圆形，直径为9m。

7.3.3洞身衬砌
为了保证水工隧洞的安全有效运行通常需要对隧洞进行衬砌，衬砌作用是①限制围岩变形，保证围岩稳定。

②承受围岩压力、内水压力等负荷。

③防止渗漏。

④保证岩石免受水流，空气，温度，干湿变化等充蚀破坏作用。

⑤减小表面糙率。

隧洞衬砌的主要类型
①平整衬砌：亦称护面或抹平衬砌，它不承受外力只起减小隧洞表面糙率，防止渗漏和保护岩石不受风化作用平整衬砌适应于围岩条件较好，能自行稳定且水头，流速较低的情况下。

②单层衬砌：由混凝土、钢筋混凝土或浆砌石等组成，适用于中等地质条件断面较大，水头及流速较高情况。

根据工程经验，混凝土及钢筋混凝土厚度，一般约为洞径或洞宽的1/8-1/12且不小于25cm，由衬砌最终计算确定。

③组合式衬砌：由内层的钢板，钢筋网喷浆，外层为混凝土或钢筋混凝土，有顶拱为混凝土边墙或底板为浆砌石和顶拱边墙喷锚后再进行混凝土或钢筋混凝土等形式。

浑江太平哨水电站，为了保证引水隧洞安全有效运行，限制围岩变形，保证围岩稳定，承受围岩压力，内水压力等荷载，防止渗漏，保证岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等冲蚀破坏作用，减小表面粗糙，需要对其进行衬砌，根据工程经验，采用单层衬砌形式，混凝土厚度为1m。

7.4调压室设计
7.4.1是否设置调压室判断
为了改善水锤现象，常在有压引水隧洞与压力管道衔接处建造调压室，调压室利用扩大的断面和自由水面的反射水锤波将有压引水系统分为两段：上游段有有压引水隧洞，调压室使隧洞基本上避免了水锤压力的影响；下游为压力管道，由于长度缩短了，从而降低了压力管道中的水锤值，改善了机组运行条件。

调压室功用归纳为以下三点：①反射水锤波，基本上避免了压力管道中水锤波进入有压引水道。

②缩短压力管道的长度从而减小压力管道及厂房过流部分钟水锤压力。

③改善机组在负荷变化时的运行条件及系统供电质量。

在有压引水系统中设置调压室后，一方面使有压引水道基本上避免了水锤压力影响，减小了压力管道中的水锤压力，改善了机组的运行条件，从而减小
X max=0.27
则：Z max=X maxλ=0.27×48.2=13.0
Z=Z校+Z max=194.7+13=207.33
取调压室顶部高程为210.0m
3）计算调压室最低涌波水位
查《水电站》10-5得X2=0.21
所以：Z2=X2λ=0.21×48.2=10.1
Z=Z设-Z2=191.5-10.1=181.4m
最低涌波水位（181.4）-隧洞顶高程（179.0）=2.4m
取2.5m，满足隧洞布置要求。

7.5水击及调节保证计算
7.5.1调保计算目的
水击计算的目的：确定管道为最大的内水压力作用为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据，确定管道内最小水压力作为管道布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据，研究水击和机组稳定运行的恶关系（调保计算）研究降低水击压强的措施.
调节保证计算的目的：为了保证电站运行的经济与安全，需选择合理的导叶启闭时间，使水击压强及机组转速变化率都控制在允许的范围内：
7.5.2调节保证计算的内容
丢弃全负荷或部分负荷时：
机组转速最大升高值
压力管道及蜗壳内的最大水击压强
尾水管真空度校核，同时应注意开度变化时的反击水击是否超过了增加负荷时的水击值
增加全负荷或部分负荷：
机组转速最大降低值，只对单独运行的电站运行，加入系统运行的电站，转速受系统频率的制约，不可能有很大降低。

压力管道和蜗壳内最大压力降低值
说明：大中型水轮发电机组通常并入电力系统运行，大幅度突增负荷的情况一般不会出现，只有对单独运行的电站，增加负荷的调保计算才有意义，本电站建成后并入东北电网，因此不用进行增加全部负荷或部分负荷时的计算：《机电设计手册》P206。