具有发电功能的隧道构造制造技术

本实用新型专利技术具有发电功能的隧道构造，属于隧道构造领域，目的是降低对隧道本身构造的影响，减少工程量。包括为竖井或者斜井的通风井、水力发电系统；发电系统包括位于通风井底端相邻位置的发电机房、安装于发电机房内的发电设备、为发电设备送水的引水管道以及尾水通道；引水管道敷设于通风井内，其由隧道外部经通风井延伸至发电机房并与发电设备相连接。本实用新型专利技术，压力管道敷设于通风井内，保证了发电的稳定性，利用了隧道现有的构造，无需额外开挖敷设压力管道的沟渠，使得整个发电系统，尽可能的利用了隧道的现有构造，最大限度的降低了发电系统建立对隧道结构的影响，同时降低了施工难度，减少了工程量。

【技术实现步骤摘要】
具有发电功能的隧道构造
本技术属于隧道构造领域，具体的是具有发电功能的隧道构造。
技术介绍
近年来，随着公路建设已从平原丘陵低山区向中高山区延伸，中高山区特殊的地形、地质条件，致使单个隧道长度及隧道总规模显著增加，超特长隧道越来越多，如国内某高速公路，隧道总规模58.6Km，占路线总长度约50％；国内另一条高速公路，隧道总规模84.7Km，占路线总长度约49％。隧道规模大，由此带来通风、照明营运费用高。根据某山区高速公路14km超长隧道通风系统及照明系统的统计计算，其通风和照明系统的设备功率为8600Kw，每年耗电量约1400万度，电费按0.7元/度计，所需电费总计约980万元。故，目前高速公路速度工程运营耗能巨大。为解决上述问题，实现节能减排，目前主要采用在隧道外边坡设置太阳能发电及在隧道中设置风力发电等方式加以解决。在隧道中设置风力发电，其主要通过车辆在隧道内运行产生的风力或者隧道两端气候差异引起的自然风力发电，其通常需要在隧道主洞壁面安装风力发电装置，如：申请号为CN200910008652.9、技术名称为隧道风动发电装置的技术专利申请；申请号为CN201610658431.6、技术名称为一种高效集风式隧道风能发电装置的技术专利申请；申请号为CN201510470350.9、技术名称为一种装有涡轮风力发电装置的高速隧道的技术专利申请。但在隧道中设置风力发电装置，存在如下不足：1、由于隧道内风力并不恒定，因此，其发电量也并不稳定，而为了能获得稳定的电力供应，必须设置大型电池组等储能装置，成本极高。2、风力发电装置安装于隧道内壁，占用隧道净空空间，且为了提高其发电能力，通常需要设置集风箱等辅助装置，因此，为保证隧道内的净空空间，保障其车辆通过并满足相关技术规范要求，需要增大隧道断面尺寸，从而导致工程量极大增加。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具有发电功能的隧道构造，其对隧道工程量的影响极小并对隧道主洞通行能力不构成影响，同时具备稳定的发电能力。本技术采用的技术方案是：具有发电功能的隧道构造，包括排水系统、通风通道和发电系统，所述通风通道为通风井并采用竖井或者斜井构成，所述通风通道包括送风通道和排风通道；所述发电系统为水力发电系统，其包括位于通风井末端相邻位置的发电机房、安装于发电机房内的发电设备、为发电设备送水的引水管道以及用于排出发电尾水的尾水通道；所述引水管道敷设于通风井内，其由隧道外部经通风井延伸至发电机房并与发电设备的水轮机进水口相连接；所述发电设备的水轮机泄水口经尾水通道与隧道的排水系统相连通。进一步的，所述发电机房与隧道的风机房为一体并设置于风机房的一端；还设置有连通发电机房与通风井的引水通道；所述引水通道与通风井的相连处位于与通风井的联络段相对通风井末端的另一端相邻的一段通风井处，所述联络段为通风井末端的一段区域；所述通风井与风机房之间的联络风道与通风井的连接处均位于联络段内；所述引水管道经通风井后沿引水通道敷设至发电设备。进一步的，所述尾水通道为设置于发电设备下方的尾水池，所述尾水池的一端位于发电设备水轮机下方并开口，所述尾水池经其开口与水轮机泄水口相连通；所述尾水池与风机房人行通道的通道中央水沟相连通，并经通道中央水沟与对应主洞的中央排水沟相连通。进一步的，所述通风井为斜井；所述通风井包括联络段和缓冲段，所述联络段为通风井末端的一段区域，所述通风井与风机房之间的联络风道与通风井的连接处均位于联络段内，所述缓冲段是由通风井的联络段相对通风井末端的另一端起向通风井洞口端延伸的一段区域；所述引水管道呈明管敷设；还设置有拦水结构，所述拦水结构包括与敷设有引水管道的通风井相连通并与隧道排水系统相连通的蓄水腔，以及设置于通风井与蓄水腔相连处的用于阻挡通风井内的水并将其导入蓄水腔的导水结构；所述蓄水腔入口位于缓冲段内。进一步的，所述导水结构为自流排水的导水槽，所述导水槽设置于蓄水腔与通风井相连处通风井的底面并在通风井的轴向投影上覆盖其所在通风通道的整个宽度方向，所述导水槽的出口端与蓄水腔相邻并连通。进一步的，所述导水槽在通风井底面上倾斜设置，其轴线与通风井底面中线倾斜相交；且所述导水槽的轴线在通风井底面中线所在竖直平面的投影平行于通风井底面中线，其低的一端为与蓄水腔相连的出口端。进一步的，所述通风井成对设置，按其气流方向分为构成送风通道的送风井和构成排风通道的排风井，所述通风井内均设置有风井中央水沟；其中，设置有引水管道的通风井内的与所述导水槽位置对应的一段风井中央水沟经导水槽划分为位于洞口一侧的前段沟、位于洞底一侧的后段沟以及连接前段沟和后段沟的连接段；所述前段沟和后段沟均位于通风井中部；所述连接段包括两端斜沟槽和中部管道，所述中部管道埋设于导水槽相对蓄水腔的另一端并与导水槽相隔离，所述中部管道分别通过两端的斜沟槽同前段沟和后段沟相连通。进一步的，所述蓄水腔包括第一蓄水腔；设置有连通发电机房与通风井的引水通道，所述引水通道由连接通风井的一端至连接发电机房的一端斜向下设置，在所述引水通道内设置有封堵引水通道的挡水墙，并由所述引水通道与通风井相邻的一端经挡水墙封堵构成第一蓄水腔；所述引水管道经通风井后沿引水通道敷设并穿过挡水墙至发电设备，所述第一蓄水腔经排水管道与尾水通道相连接。进一步的，所述通风井成对设置并按其气流方向分为送风井和排风井；所述蓄水腔包括第二蓄水腔；所述通风井包括构成送风通道的送风井和构成排风通道的排风井，在所述送风井和排风井之间设置有横通道，所述横通道内设置有隔离送风井与排风井的隔墙，并由所述横通道与敷设有引水管道的通风井相邻的一端经隔墙封堵构成第二蓄水腔，所述第二蓄水腔经泄水管与横通道另一端的通风井的风井中央水沟相连通；所述横通道倾斜设置，其中构成第二蓄水腔的一端高于另一端。进一步的，所述通风井成对设置，按其气流方向分为构成送风通道的送风井和构成排风通道的排风井；所述引水管道设置于送风井内。本技术的有益效果是：本技术，上述通风井洞口端即为其与隧道外部相连接的一端，而相对洞口端位于山体内的另一端则为通风井末端，引水管道敷设于通风井内，两端高差固定，在水源充足的前提下，发电系统的发电能力确定，能够确保获得稳定的电力供应。其次，引水管道敷设于通风井内，并通过隧道的排水系统排出发电尾水，充分利用隧道自身必备结构，对隧道工程量的影响极小。其三，整个发电系统均设置于隧道主洞外，避免了侵占隧道主洞净空，对隧道主洞通行能力不构成影响。附图说明图1为本技术示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为图1的B-B剖视图；图4为导水槽平面布置图；图5为图4的C-C剖视图。图中，隧道主洞11、中央排水沟11、送风井21、排风井22、横通道23、风机房3、发电机房41、发电设备42、引水管道43、尾水通道44、尾水池441、通道中央水沟442、引水通道45、第一蓄水腔51、挡水墙52、排水管道53、导水槽54、第二蓄水腔55、隔墙56、泄水管57、中央水沟6、前段沟61、后段沟62、连接段63、斜沟槽631、中部管道632、联络风道7、缓冲段8。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明如下：如图1、图2和图3所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有发电功能的隧道构造，包括排水系统、通风通道和发电系统，所述通风通道为通风井并采用竖井或者斜井构成，所述通风通道包括送风通道和排风通道；其特征在于：所述发电系统为水力发电系统，其包括位于通风井末端相邻位置的发电机房(41)、安装于发电机房(41)内的发电设备(42)、为发电设备(42)送水的引水管道(43)以及用于排出发电尾水的尾水通道(44)；所述引水管道(43)敷设于通风井内，其由隧道外部经通风井延伸至发电机房(41)并与发电设备(42)的水轮机进水口相连接；所述发电设备(42)的水轮机泄水口经尾水通道(44)与隧道的排水系统相连通。

【技术特征摘要】
1.具有发电功能的隧道构造，包括排水系统、通风通道和发电系统，所述通风通道为通风井并采用竖井或者斜井构成，所述通风通道包括送风通道和排风通道；其特征在于：所述发电系统为水力发电系统，其包括位于通风井末端相邻位置的发电机房(41)、安装于发电机房(41)内的发电设备(42)、为发电设备(42)送水的引水管道(43)以及用于排出发电尾水的尾水通道(44)；所述引水管道(43)敷设于通风井内，其由隧道外部经通风井延伸至发电机房(41)并与发电设备(42)的水轮机进水口相连接；所述发电设备(42)的水轮机泄水口经尾水通道(44)与隧道的排水系统相连通。2.如权利要求1所述的具有发电功能的隧道构造，其特征在于：所述发电机房(41)与隧道的风机房(3)为一体并设置于风机房(3)的一端；还设置有连通发电机房(41)与通风井的引水通道(45)；所述引水通道(45)与通风井的相连处位于与通风井的联络段相对通风井末端的另一端相邻的一段通风井处，所述联络段为通风井末端的一段区域；所述通风井与风机房(3)之间的联络风道(7)与通风井的连接处均位于联络段内；所述引水管道(43)经通风井后沿引水通道(45)敷设至发电设备(42)。3.如权利要求2所述的具有发电功能的隧道构造，其特征在于：所述尾水通道(44)为设置于发电设备(42)下方的尾水池(441)，所述尾水池(441)的一端位于发电设备(42)水轮机下方并开口，所述尾水池(441)经其开口与水轮机泄水口相连通；所述尾水池(441)与风机房(3)人行通道的通道中央水沟(442)相连通，并经通道中央水沟(442)与对应主洞(1)的中央排水沟(11)相连通。4.如权利要求1所述的具有发电功能的隧道构造，其特征在于：所述通风井为斜井；所述通风井包括联络段和缓冲段(8)，所述联络段为通风井末端的一段区域，所述通风井与风机房(3)之间的联络风道(7)与通风井的连接处均位于联络段内，所述缓冲段(8)是由通风井的联络段相对通风井末端的另一端起向通风井洞口端延伸的一段区域；所述引水管道(43)呈明管敷设；还设置有拦水结构，所述拦水结构包括与敷设有引水管道(43)的通风井相连通并与隧道排水系统相连通的蓄水腔，以及设置于通风井与蓄水腔相连处的用于阻挡通风井内的水并将其导入蓄水腔的导水结构；所述蓄水腔入口位于缓冲段(8)内。5.如权利要求4所述的具有发电功能的隧道构造，其特征在于：所述导水结构为自流排水的导水槽(54)，所述导水槽(54)设置于蓄水腔与通风井相连处通风井的底面并在通风井的轴向投影上覆盖其所在通风通道的整个宽度方向，所述导水槽(54)的出口端与蓄水腔相邻并连通。6.如权利要求5所述的具有发电功能的隧道构造，其特征在于：所述导水槽(54)在通风井...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国进，郑建国，田尚志，郑金龙，周仁强，唐协，李泳伸，丁尧，李晓洪，向龙，
申请(专利权)人：四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，
类型：新型
国别省市：四川,51