工程名称 1.碧口引水洞支管段 2.碧口高压管道 3.柘溪引水洞 4.云峰引水洞 5.刘家峡引水洞 6.官厅支洞 7.白莲河支洞 8.可可托海高压管道支管 岩石 千枚岩 千枚岩 石英枚岩 玢 岩 石英片岩 石灰岩角 砾 岩 花岗岩 花岗石 衬砌型式 钢筋混凝土 钢板 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢板 内径(m) 6.0 6.0 6.5 86 7.0 3.4 3.4 1.4 开挖直中心间岩壁厚径(m) 距(m) 度(m) 8.4 7.6 8.6 10.0 9.0 5.8 5.8 2.4 18 18 18 54 23 10.5 12 5.8 9.6 10.4 9.4 44 14 4.7 6.2 3.4 1.14 1.37 1.00 4.40 1.56 0.81 1.07 1.42 (1)由于枢纽建筑物总体布置的需要；
(2)为了增加施工掌子面，需要布置施工支洞或施工斜、竖井时； (3)为了要求隧洞线路，具有一定的埋设深度时； (4)为了避免在不利的工程地质条件下开挖隧洞。
若隧洞线路采用曲线布置时，弯道的缓急，影响隧洞的流态、压力分布和水头损失，影响的程度取决于流速的大小。反映弯道几何特征的是洞线转角和曲率半径。在本规范的修订过程中，从水力学因素考虑，对一些资料进行了分析研究，了解到有压隧洞在低流速情况下，有的资料反映曲率半径等于5倍洞径时，其损失系数最小。对于洞线转角，则反映转角越小，其损失系数越小。另据工程调查，转角采用不大于60°，曲率半径不小于5倍洞径，运行中未发现异常现象，故建议低流速无压隧洞转弯仍然采用这一数据。低流速的有压隧洞可适当降低要求。
对于高流速无压隧洞设置平面弯道是极少的，例如我国陕西省石头河水库左岸明流泄洪洞，属导流洞改建，在设计泄量下断面余幅较大，为节约出口开挖量，适应布置要求，洞内设置了弯道，弯道转角41°，半径150m和300m，洞宽7.2m。从模型试验观测到，当流速27m/s时，断面左右最大水面差达5～6m；弯道末端直段40m(大于5D)，这时挑坎水流仍受弯道影响而不均匀，故对于高流速的无压隧洞，应力求避免在平面上设置曲线段。
弯道对高流速有压隧洞影响较大，据碧口水电站左岸泄洪隧洞模型试验资料，转角56°05?，曲率半径80米，大于5倍洞径，在流速21m/s的情况下，弯道压力分布不均，两侧压差达4m，至弯道末端5倍洞径处，两侧压差尚有1.5m，10倍洞径处还有0.5m，孔口水流不对称，流速分布不均匀。因此，建议高流速有压隧洞弯道参数应通过模型试验选定。
本条规定，除了采用“66部颁暂行规范”中的一些规定外，又作了一些具体的补充。
第3.1.10条 在选择水工隧洞线路的纵坡时，务使选取的纵坡应满足水力条件、运行和维修的要求，并应考虑施工的方便。在水力条件方面，隧洞坡度主要涉及到无压流的计算，它影响隧洞泄流能力、压力分布、过水断面、工程量、空蚀特性和工程安全。
关于压力分布，特别在陡坡段反映较为敏感，对高流速无压隧洞极为不利。在有压隧洞中若有平坡，在平坡末端将会出现压力余幅不足。反坡不但增加水头损失，还会造成洞内淤沙积水，给维修增加了困难，故本条规定在洞身段内不宜设置平坡，避免设置反坡。出口段如设置反坡时，应注意作好检修期的排水措施。
在施工方面，隧洞纵坡主要影响到施工运输和排水方式。一般缓坡隧洞便于施工运输，若考虑自流排水，其坡度又不能任意放缓。根据我国已建69条隧洞统计，有轨运输坡度一般都在3?～5?；无轨运输坡度一般都在3?～15?。根据其它有关资料，前者最大不宜超过10?，后者最大不宜超过20?，坡度太陡会降低车辆运输效率，且无轨车辆排气量大，影响工人健康，影响施工进度。自流排水，主要适用于沿洞线自下而上的逆坡开挖，其排水量大者取5?，排水量小者取3?，一般均可畅流无阻。若在施工支洞下游面，即沿洞线自上而下的顺坡进行开挖，由于排水，出渣等都在逆坡上，常给施工增加了困难。 第3.1.11条 本条规定与“66部颁暂行规范”第16条中有关规定相同。
第3.1.12条 在长隧洞的施工中，为了便于施工，加快施工进度和均衡各段的工程量，必需设置一些
施工支洞，根据我国当前施工水平，每个掌子面距支洞口的最大距离，大约在2000m左右，施工支洞的合理布置与主洞线路布置关系密切，故应进行技术经济比较。在选择施工支洞时，还应结合考虑施工期，支洞对其附近建筑物的不利影响，及设置检修孔的布置问题。在以往的设计中，多忽视了这一问题，故在本规范中增加了这条内容。
第二节 进、出口布置
第3.2.1条 本条规定与“66部颁暂行规范”第20条中有关规定相同。
第3.2.2～3.2.3条 地形、地质条件的好坏，对进、出口布置的成败影响很大。建议在进、出口布置中，应考虑以下地形条件：
(1)洞口地段地形要陡，地面坡度最好要大些；
(2)正地形较负地形好，山体雄厚较山体单薄好，山沟里较沟口好，但一般不宜在冲沟或溪流的源头布设进口，因为这些地方除常有地面径流汇集外，也常为构造破碎的软弱地带； (3)进、出口段应尽量垂直地形等高线，交角不宜小于30℃；
(4)洞口选在悬崖陡壁下，要特别注意风化，卸荷作用致使岩体产生崩塌，以及危石处理的难易； (5)当在地形陡，坡度高的地区选择洞口时，一般应尽量不削坡或少削坡，必要时可作人工洞口先行进洞，以保证边坡的稳定。
对于进、出口位置的选择，应注意以下地质条件：
(1)进、出口应布置在岩体新鲜、完整、出露完好，且有足够厚度的陡坡地段；
(2)岩体产状对洞口边坡稳定影响较大，反倾向的岩体对洞口稳定有利，可不考虑倾角大小。顺倾向岩体洞口，若倾角在20°～75°之间时，易产生沿软弱结构面滑动；
(3)岩脉、断层、破碎带、岩体软弱及风化破碎厉害的地段一般不宜选作洞口；
(4)进、出口应避开不良的物理地质现象的地段，如：滑坡、崩塌、危石、乱石堆、泥石流及岩溶等。 第3.2.4条 水工隧洞的进水口种类繁多。按其用途可分为发电、灌溉、供水、泄洪、排沙、放空以及施工导流等。按其工作性质，可归纳为引水或泄水两类，而按其水流形态又可分为开敞式和深水式两种。鉴于已建进水口，在水力学上出现的问题较多，故本条采用按水流形态进行分类。
1.开敞式进水口，多用于拦河闸(坝)拦截引用河道径流的隧洞工程。进口后或直接连接明流隧洞，或后接一段明渠再与隧洞衔接。有些径流式引水电站，如渔子溪一级和小江等，虽属淹没式进口，但按其取水方式，工作性质，以及其布置要求等与明式进水口基本相同，故这类进水口也可归属于开敞式一类。 开敞式进水口的布置要求，除保证各种情况下的必要引用流量，以及拦污等一般要求外，由于水库、水文等的特点，进水口必须设置有效的防沙，排沙措施，以防有害泥沙进入隧洞。为了防止泥沙进入隧洞，除在布置上应选取有利的地形条件，如将进水口布置在河弯的凹侧，或利用横向环流原理设置一些导流设施外，通常在进口段都设置有冲沙闸、拦沙坎、沉沙池、冲沙道等水工建筑物。
为了减少进口损失，避免在进口前产生漩涡和回流，则要求布置上必须圆滑平顺。 我国已建这类进水口型式以西南地区较多，兹列于表3-2-2供参考：
表3-2-2 开敞式发电引水进水口工程实例表 序号 水电站名称 1 2 3 4 5 6 7 宝泉山 映秀湾 华 安 船场二级 南桠河二级 南桠河三级 渔子溪一级 装机容量(万kW) 1.80 13.5 6.0 2.5 1.45 12.0 16.0 引用流量3(m/s) 10.3 240.0 160.0 25.0 18.6 54.0 69.2 进口坎上最低水头(m) 8.6 6.5～7.5 5.0 6.5 3.20 4.5～10.5 5.0 进口后的衔接型式 无压隧洞 无压隧洞 明渠后接隧洞 明渠后接隧洞 明渠后接隧洞 高低坎明渠后接隧洞 低压隧洞 8 9 10 11 盐水沟 小 江 西洱河二级 西洱河四级 14.4 14.4 5.0 5.0 29.0 29.0 13.7 54.8 5.7 5.9 7.7 7.4 低压隧洞 低压隧洞 低压隧洞 低压隧洞 2.深式长管进水口，一般工作闸门前压力洞段的长度大于3～4倍洞径或洞高，水力计算考虑其局部阻力和沿程阻力的影响。这种型式的进水口用于泄洪隧洞，有些布置是从进口到出口皆为有压流的单一式，有些在平面弯道以前为有压流，其后为明流的混合式，两者的布置要求基本相同。已建引水式电站，大都采用这种布置，基本上都是三向收缩的进水口，上唇和侧墙大多采用椭圆曲线，少数为圆曲线。进口顶板应在水库最低运行水位以下，并有一定的淹没水深。合理的淹没深度应在最低水位运行时进口不产生漏斗状漩涡，以免吸入空气、引起振动、减少流量、降低水轮机出力。 漩涡的形成，主要与进口地形，进水口的几何线型、流速以及淹没深度有关。关于无漩涡临界深度Skp，以往多用
公式计算，由于该公式仅考虑流速因素，不够全面，近来人们建议采用下式计算：
式中 v——孔口流速；
d——闸门孔口高度；
c——系数，决定于流速和d/ 的大小，一般取c=0.55～0.73，对于对称进水口取小值，侧面进水取大值；
g——重力加速度； ——门槽宽度。
在我国已建的几个大型引水式电站中，实际采用的c值如下：碧口死水位时为0.95，极限死水位为0.55；湖南镇为0.96；安砂0.78；太平哨0.78；云蜂0.74；柘溪0.62。红林水电站在实际运行中，当孔口以上水头达8.0m时，c=1.01，产生立轴漩涡；黄坛口水电站当孔口以上运行水头为12.0m时，c=1.72，仍产生立轴漩涡。后两个电站主要是进水口布置使来流不顺所致。从统计资料分析：在38个水电站中，s/d≥1.0的电站为22个，占58%。在一般情况下，当孔口高度d≥5.0m，若s/d=1.0，则c值将大于0.60。也就是说，目前国内已建的大、中型水电站有半数以上取c值大于0.60(s为孔口以上最低运行水头)。
关于进水口的淹没深度，除与进水口布置有关外，还与引水隧洞的长短，洞身线路的布置型式，水头高低，电站容量大小及其在系统中的作用，低水位时电站运行调度状况，以及枢纽的综合效益等多种因素有关。一般说来，对于大型发电枢纽，或经常处于低水位运行的中型电站枢纽，根据以往的设计和运行经验，进口最低淹没水深以不小于一倍孔口高度为宜。对于一些兼有灌溉、给水等综合效益的中、小电站枢纽，视具体运行条件可适当降低。
3.深式短管进水口，系指工作闸门前压力洞段的长度等于、小于3倍洞径或洞高，其后又接明流隧洞，这时水头损失主要考虑压力洞段的形状阻力，其沿程损失可忽略不计。工作闸门前的压力洞段是由入口段、事故检修门槽和压坡段三部分组成。
在设计短管进水口时，应能满足防空蚀、泄流能力大和出流流态好等要求。由于进口压力洞段较短，检修门槽宽，故孔口流态对进口地形和孔口体型反应十分敏感，若进口来流不平顺，不对称，或体型曲线稍不合理，就会使孔口水流紊乱，以致道成出口水流飞溅，检修门槽中水流剧烈跳动，以及在进口顶板末端形成负压区等不利的水力现象。故这类进水口对进口地形条件和孔口体型轮廓要求十分严格，如进口地形较复杂，应通过模型试验验证。
关于孔口体形，我国已积累了大量的科研和设计成果，一些工程已经长期考验，体形设计已臻成熟。兹将已建部分工程进口体形参数列于表3-2-3供参考：
根据设计经验，通常取椭圆长轴a等于检修闸门孔口高度，一般b=a/3；孔口收缩系数(检修门孔口断面/进口孔口断面)≤0.6～0.62；椭圆曲线末端斜率不陡于5.2∶1。
第3.2.5条 本条规定系根据水力学试验及已建工程经验归纳编写的。
第3.2.6条 这里所指的通气问题与掺气减蚀不同，其目的有两点：1)为适应无压隧洞中，高速水流水面的自然掺气和水面以上余幅中的空气随水流被带至洞外的需要；2)在有压隧洞中，排水时需补气，充水时需排气。如果通气设施安排不当，在无压隧洞内将造成流态不稳。在有压隧洞当排气不足，当洞内气压积聚达一定程度时，可能会出现爆炸性的喷发，因而影响结构和周围人员的完全。故当通气考虑不周，不仅要破坏正常泄流，而且会在一切可能的通道内抽气，影响闸门启闭机室或其它交通廊道等的正常操作活动，同时会增加作用在结构上的意外荷载。所以在通气孔的设计中，常常根据最大需气量，孔内限制风速和闸门后紧靠闸门下游的最高位置上。有压隧洞中的通气孔断面积应大于洞内充水或排水孔口的过水断面积，否则容易造成通气孔喷水或其它事故。为减少通气时的阻力损失，布置通气管路时应尽量减少突变、弯头??等。通气孔应自成系统，且与入孔、物孔、交通洞、井、闸门启闭机室等隔开，以保证值班工作人员的正常操作活动。在通气孔的进气口附近，应设网罩和拦污栅等防护设施，也可保护周围行人免受强大气流吸力的伤害。总之，通气设施是隧洞中不可缺少的重要组成部分，过去由于缺乏经验，对通气问题估计不足而造成各种事故的工程实例还不少，今后应该重视。
表3-2-3 部分工程进口体形参数实例表
曲线方程 序号 工程名称 上唇曲线型式 1 陆浑 椭圆 2 恒山 椭圆 3 岳城 椭圆 4 刘家峡 椭圆 5 碧口 椭圆 6 石头河 椭圆 7 乌江渡右泄 椭圆 8 乌江渡左泄 椭圆
第三节 多用途隧洞
第3.3.1条 鉴于枢纽布置紧凑，减少枢纽的单项工程，对降低造价，加快施工进度，有着显著的效
水平 1∶4 0.92 水平 1∶4 0.92 水平 1∶45 0.89 进口有漩涡出口水流喷射 水平 1∶4 0.89 运行情况良好 水平 1∶4 0.89 运行情况良好 水平 0 0.88 出口水流喷射 0.51∶1 约1∶6 0.90 水平 0 0.82 上唇末端有负压 轴向 顶压板坡全开泄量度 系数 备注 益，本条规定与“66部颁暂行规范”第19条基本相同。
不同用途的隧洞，其特点及要求各不相同，合而为一必然会产生矛盾，故一洞多用隧洞的布置，应根据工程具体条件，通过试验研究并进行技术经济比较确定。
第3.3.3条 泄洪与发电相结合的隧洞，其布置型式，一般中、小型工程在一定条件下(泄洪期短或不作为经常泄洪用，发电容量不大)采用的较多。我国在50年代及60年代前期采用的发电与泄洪相结合的隧洞，有西大洋、大伙房、南湾、岗南??等。从已建工程情况及试验资料来看，若采取主洞泄洪，支洞发电，改善分岔段体型，泄洪洞出口适当收缩??等措施，能够减少泄洪对发电的影响。但对大型工程泄洪流量大，泄洪时间长，洞线较短，对发电要求严格的电站不宜采用这种布置型式。
第3.3.4条 在布置主、支洞时，应选择合适的分岔角。从水力学方面看，分岔角越小，则流态越好；岔管处水流分离区小，水头损失亦小。但从结构上看，过小的分岔角使岔尖过窄，二洞间岩壁较薄，对结构强度不利，目前已建工程中分岔角在30°～60°之间，绝大部分小于50°，设计时应在满足布置和结构要求的条件下，尽量采用较小的分岔角。
第3.3.5条 在主洞与支洞分岔的部位，由于边界的突然变化及水流本身的惯性作用，引起水流紊乱，流态比较复杂。从一些工程的模型试验中表明，在单独泄洪时，水流最紊乱。当采用主洞发电、支洞泄洪的型式，在单独泄洪时，在发电主洞内形成长约10倍主洞径的动水区，其后为静长区。因此，要求分岔后发电主洞长度不宜小于10倍主洞的洞径。若采用主洞泄洪、支洞发电的型式，单独泄洪时，从试验中看出，流态与主洞发电基本相同，但由于发电支洞静水顶撞较轻，回流强度较弱，其动水区长度也减小了，故要求分岔后发电支洞长度不宜小于10倍支洞的洞径。由此可见，采用主洞泄洪、支洞发电的布置形式，分岔段水流流态相对较好。
别外，将泄洪洞出口收缩，是提高洞内及岔尖压力的一种有效措施。从目前有限的资料中可得出一个概念，在目前技术条件下，如体型基本合理，为防止岔尖空蚀，主洞泄洪时， ≤0.7较为合适
≤0.85；支洞泄洪时，
第四章 横断面型式及尺寸
第一节 一般原则
第4.1.1条 本条涉及到高、低流速的界限问题。1963年苏联水工隧洞设计规范规定流速大于10m/s的为高流速。我国1966年规范修编说明中提出，流速大约在10m/s以上时即有掺气现象，黄河盐锅峡水电站导流泄水底孔进水口顶部，在1960年过洪后出现了极为严重的空蚀破坏，实测进水口断面平均流速还不到15m/s(当然破坏还有其它原因)。据调查，在低压情况下，过水流速大于14～20m/s时就有可能发生空蚀。
根据以上资料分析，现考虑选取16～20m/s作为高、低流速的分界，当大于16m/s的流速时即应慎重，设计时需辅以必要的试验论证。
第4.1.2条 本条规定与“66部颁暂行规范”第23条相同。
第4.1.3条 对水工隧洞内的水流状态，总是希望呈现一种型式即有压流或无压流。如果遂洞内出现明满流交替，一般将要出现振动、空蚀、磨损和动水压力??等作用，这对隧洞的过流能力、洞壁的受力状态、隧洞周围建筑物等都会产生不利影响。从国内、外已建隧洞工程的运行情况来看，由于发生明满流交替而造成的危害实例还不少，如：印度巴克拉坝右岸导流隧洞在施工期间发生明满流交替，冲毁闸门控制室及底部隔墙等处，造成厂房被冲，10人死亡，损失37.5万ib。在国内，如盐锅峡异流底孔，在工作水头31.08m时，发生明满流转换，将3m厚的混凝土墩洞穿，对工程造成严重影响。但国内也有少数的隧洞如乌江渡、石头河等工程的导流隧洞，虽曾发生明满流过渡的工作情况，也未导致破坏。