关键词：挪威水电站；无衬砌隧洞；地下厂房；气垫式调压室；冲击式水轮机

挪威王国位于北欧斯堪的纳维亚半岛西部，国土面积32.4万km2，人口430万，经济上处于世界发达国家前列。全国70的面积为山地，海拔高程一般在1000m左右，河流短且陡急，多瀑布急滩，这样的地形对集中落差修筑高水头电站非常有利。挪威是典型的硬岩地区，近2/3的面积是前寒武纪岩石，地质构造相对稳定，岩体完整坚硬。

挪威水力资源总蕴藏量为3800万kW，现已开发2762万kW，年平均发电1140亿kW。h。最早的水电站建于1886年，目前总共有水电站约600座。挪威人均消耗电量每年为26000kW。h，是世界上最高的，为我国的30倍。由于水电的开发为其他工业的发展提供了廉价的动力，从而带动工业的迅速发展。可以说，是水电使挪威从贫穷变成为一个发达的现代化工业国家。

1　挪威水电站设计的主要特点

1.1　隧洞引水、地下式厂房

挪威的水电站一般利用湖泊作调节水库，只修低坝甚至不建坝，土建工程量少。早期的电站也是采用常规的地面钢管引水、地面厂房设计方式；由于地形条件的制约和出于战争安全的考虑，50年代初期开始采用隧洞引水、地下式厂房的设计方式，在湖底开隧洞引水，并通过隧洞将附近几个湖泊联结成水库群，开凿竖井或斜井将隧洞沿线的小溪、小河的流量也引入隧洞，以提高水量利用程度，因此有的电站引水隧洞总长达100km以上。随着岩石开挖方法的进步和设备的迅速发展，施工费用大幅下降；隧洞不衬砌技术的应用，使采用隧洞引水和地下式厂房成为挪威水电站最经济和最主要的布置方式，地下厂房还具有受气候、塌方、雪崩影响较少的优点。全世界有地下厂房500多座，挪威占了将近一半。

1.2　充分利用围岩的承载能力

挪威水电站利用岩石好这一有利条件，95的压力引水隧洞不衬砌，局部破碎软弱及渗水部位才用喷锚、灌浆等措施处理。调压室、地下厂房均充分利用山岩承载力，顶拱最多只用喷锚支护，很少采用厚重的钢筋混凝土衬砌，边墙大多裸露，这样大大节省了钢材和混凝土，电站造价大为降低。

设计无衬砌隧洞(压力水道)最重要的条件之一是必须有足够的覆盖厚度，使隧洞沿线任何地点的最小地应力均能大于该处可能有的内水压力，并对渗水节理做止水处理；在设计时除了考虑一般的水力学计算、洞线坡度和洞室形状外，最主要的是确定洞线，而确定洞线的主要原则是不要产生水力劈裂及大量渗漏等事故。

1.3　采用气垫式调压室

挪威1973年开始采用密闭气垫式调压室，即在靠近厂房的压力水道上开挖一个洞室，该洞室中部分充满水，部分充满压缩空气，由压缩机向洞室供应空气。当电站丢弃负荷时，一部分水流进入气垫式调压室，水位上升，气体压缩，压力增高，因而隧洞内水流减速；当电站增加负荷时，气垫式调压室内的一部分水体迅速补给机组，空气体积增大，压力降低，因此隧洞中水流加速。这种调压室的优点是隧洞在纵剖面上洞线更接近于直线，而不是常规调压井的折线(见图1)，省掉了常规调压井下部很长的斜井或竖井，洞线缩短了，因此既减少了工程量又减少了水头损失；由于气垫式调压室全部在地下，省掉了常规调压井常有的山坡明挖。因此，气垫式调压室大大降低了调压室的造价。此外，调压室可设置在离厂房较近的地方，对水击波的反射有利，能减少水击压力，增加调节稳定性。