什么是水工隧洞?

[拼音]：shuigong suidong

[外文]：hydraulic tunnel

用于引水或泄水的隧道。

按其功用分为：

（1）引水、输水隧洞。引水或输水以供发电、灌溉或工业和生活之用。

（2）导流、泄洪隧洞。在兴建水利工程时用以导流或运行时泄洪。

（3）尾水隧洞。排走水电站发电后的尾水。

（4）排沙隧洞。排冲水库淤积的泥沙或放空库水以备防空或检修水工建筑物之用。

以上也可概括为引水隧洞和泄水隧洞两大类。根据受压状态的不同，可分为有压隧洞和无压隧洞。前者水流充满全洞，且受到一定的内水压力；后者水流不充满全洞，在水面上保持着与大气接触的自由水面。

水工隧洞是水利枢纽中的重要组成部分之一。隧洞线路必须与水利枢纽的建设任务相适应，并须根据地形、工程地质和水文地质、水文等条件选定。线路应力求短而直。当高速有压隧洞在平面上采用曲线布置时，为避免水流脱壁，产生负压和空蚀，其半径和转角应通过水工模型试验确定；而对高速无压隧洞在平面上则尽量不设曲线段。

有压隧洞的底坡取决于进出口的高程。无压隧洞的底坡应根据水力计算确定。为了自流排水，便于隧洞检修，要有一定的底坡。采用有轨运输施工的隧洞，其底坡不宜太大。

一般包括进口建筑物、洞身和出口建筑物三个主要部分。此外，水电站厂房也可设置在地下和隧洞邻接(图1)。

（1）进口建筑物。包括进水喇叭口、闸门及其控制建筑物、通气孔道、进口渐变段（从安装闸门地段的矩形断面过渡到洞身断面），作用是：进水和控制水流；保证水流平顺，避免空蚀现象；尽量减少局部阻力，保证过水能力。

（2）洞身。隧洞的主体，其断面形式和尺寸取决于水流条件、施工技术情况和运用要求等。有压隧洞一般采用圆形断面(图2a、b)，而无压隧洞则采用圆拱直墙(图2c、d)或曲墙形(图2e)。隧洞断面尺寸必须满足设计流量的要求，有压隧洞按管流计算，无压隧洞按明渠流计算。为保证无压隧洞的明流状态，在按能量方程计算的水面曲线以上应留有一定净空。对于高流速的无压隧洞，还要考虑渗气和冲击波的影响，水面以上要另留一定的余幅面积。洞身一般要修建衬砌，用以防护岩面并减小洞壁粗糙，防止渗漏，承受围岩压力、内水压力及其他荷载。衬砌类型有不承载的护面结构；混凝土、钢筋混凝土或喷锚支护的单层衬砌；内层为钢板，外层为混凝土或钢筋混凝土，或由喷锚支护和现浇混凝土组合成的复合式衬砌。地质条件较好的隧洞，特别是无压隧洞，可以不作衬砌，但要采用光面爆破开挖，以达到岩面平整的要求。

（3）出口建筑物。其组成和功用按隧洞类型而定。用于引水发电的有压隧洞，其末端连接水电站的压力水管。通常还设置有调压室（井），当电站负荷急剧变化时，用以减轻有压隧洞和压力水管中的动压现象，改善水轮机的工作条件。泄水洞口一般设有消能建筑物，如出口设置扩散段以扩散水流，减小单宽流量（从洞内流出的最大流量除以水面宽度），防止对出口渠道或河床的冲刷。

当河谷狭窄、岸坡陡峻、布置地面发电厂有困难而地质条件较好时，可考虑设置地下发电厂，使其结构简化，占地少；厂房的施工和运行，不受气候的影响；厂房的主要设备安装在地下，有利防空。但施工较复杂，运营条件也较差，而且要有良好的通风、防潮、照明等附属设备及地下通道。

中国在水利水电建设中，已建成长度在2000米以上的隧洞近30座，其中渔子溪一级水电站引水隧洞长8610米，冯家山灌区引水隧洞长达12600米。引滦入津工程的输水隧洞全长为11380米。