摘要:水电站进站隧洞照明系统应该为工作人员提供良好的视觉环境，在保证人员安全进出的基础上，以“绿色照明”为原则，合理选择光源及控制方式。本文依托某水电站工程，利用DIAlux软件对其进场隧洞照明系统进行设计研究。
关键词:隧洞;照度;光源
1工程概况
某水电站为地下厂房，进场隧洞分为1#交通洞及地下厂房交通洞。其中地下厂房交通洞为岔洞，直通地下尾水启闭机室及安装间;1#交通洞直通地面厂区。1#隧洞及地下厂房交通洞宽6.6m，高7.2m，5.5m及以上为穹窿。隧洞地面、墙面及顶棚均为模筑混凝土衬砌。1#交通洞长约1500m，地下厂房交通洞长约750m。交通洞共有3个变压器洞和3个紧急避车带。
2照度设计及光源选择
2.1水电站进场隧洞特点
高速公路隧洞照度设计首先应确定天空面积百分比及车速，算出入口段亮度，然后根据入口段亮度确定3个过渡段的亮度。其中确定天空面积百分比是高速公路隧洞照度设计的基础。不同于高速公路隧洞照度设计，水电站进场隧洞照度设计有其自身的特点。根据《水力发电厂照明设计规范》(NB/T35008－2013)，将隧洞入口分为三个入口段，其余为中间段。规范中并未提及天空面积百分比。笔者认为，水电站隧洞照明相对于高速公路隧道照明有其自身的特点，水电站大多建于山区、人迹罕至。以本工程为例，需要经过很长一段弯曲的山路才能到达进场隧洞，车辆一直保持在低速运行状态。另外，进出隧洞人员主要是工作人员，由于水电站自动化程度较高，基本上为无人值班、少人值守，因此车流量很少。
2.2照度设计
综上所述，驾驶员不仅具有足够的暗适应及明适应时间，而且撞车的机会也减少。因此，水电站隧洞照明照度要求较低，照明层次较少。推荐照度值如表1．本工程采用表中40km/h车速所对应的照度值。1#隧洞连通着厂区入口及厂区地面部分，驾驶人员在进出1#隧洞进出口时亮度差较大，因此需按照表中值设计照度。地下厂房交通洞连通着尾水启闭机室及地下厂房安装间，二者设计照度分别为30lx和200lx。因此，尾水启闭机室照度与隧洞一致，不需要设置过度段。安装间与隧洞照度照度差较大，设置一段长为20m的过渡段照明。
2.3光源选择
隧道照明光源功率一般都比较大，出于节能及工程投资考虑，推荐的光源有高压钠灯、金属卤化灯及LED灯。高压钠灯光效最高，寿命高，但是显色指数最差，广泛用于城市道路照明。金属卤化物灯光效稍低于高压钠灯、但是显色指数较好。LED灯是未来灯具的发展方向，国内已经有很多改造工程都将原有灯具改成LED。隧道内照明主要是让驾驶人员看清路面及周围环境，对光源的显色性要求比较低。出于对节能的要求，工作照明选用高压钠灯。LED近几年发展的较快，也有着相对广泛的应用，但是毕竟不如高压钠灯产品成熟。不仅如此，大功率的LED灯具的散热问题也得不到很好的解决。但由于其启动时间短，本工程选用其作为应急照明。另外，该隧洞并未装有通风设备，出于透雾性考虑，选高压钠灯为宜。
3利用DIAlux计算照度
3.1模型建立
首先，利用DIAlux建立一个隧洞模型。由于隧洞较长，本工程采用该软件室内建立模型的方法，按照隧洞尺寸建立一长为200m的隧洞作为代表。由于隧洞内所有表面均为混凝土衬砌，反射系数很低，将所有表面的反射系数均设置为0.2。建立完空间环境后，下一步是布置灯具。灯具布置通常采用中线布置、两侧交错布置和两端对称布置三种方式。本工程采用两侧交错布置方式，灯具安装高度为5m，同侧灯具间距为16m。光源采用高压钠灯，功率为100W，光通量为8000lm。由于灯具为隧道灯，不易维护，且通风环境比较差，因此选择维护计划为户外安装，三年的维护周期，相应的维护系数为0.57。
3.2照度计算
模型建立后，开始对其照度进行计算。点击照度计算后，软件开始计算并生成相应的项目报表。通过报表可以查看灯具参数、灯具位置、隧道内所有表面的照度。按照上述灯具布置方式，隧道地面的平均照度为30lx，达到了中间段照度设计要求。在夜间，可只开启一侧灯具，计算平均照度为15lx。截取夜间点照度表部分照度值如表2所示。在隧道入口段单侧设置加强段照明，使隧洞内照度从入口处至中间段有一个缓慢的降低过程。从入口段开始，在工作照明灯具之间均匀布置4盏400W高压钠灯、4盏250W高压钠灯、6盏100W隧道灯及25盏100W高压钠灯作为加强段照明。1#隧洞的出口段亦是如此布置。在隧洞与电站厂房连接处，在工作照明灯具之间，单侧均匀布置6盏100W的灯具作为过渡段照明，过渡段长20m。对于紧急避车带及变压器洞，应采用显色指数高的光源，本工程采用三基色T8直管荧光灯。设计照度值分别为70lx及200lx。在隧洞的一侧，每隔48m将高压钠灯替换为LED作为应急照明。LED由变压器室内的UPS集中供电，在市电正常时，LED兼做工作照明。该照明系统的最终模型见图1。
4控制方式
“绿色照明”的意义不仅仅体现在采用高效的光源，更体现在光源的控制方式上。良好的控制方式才能使节能达到最大化。隧洞照度控制应该根据时间、季节以及周围环境等设置2套及以上的灯具组。在本工程中夜间照明为一组灯具，白天照明为一组灯具。在白天，应开启隧洞内所有的灯具。在夜间，应关闭隧洞内一侧灯具。由于隧洞车流量较小，在阴天时，灯具的开关情况同夜间。传统的控制方式大多采用经纬仪，通过输入所在地的经度及纬度，可自动调整不同季节开、关灯时间，是一种经济、简单的控制方式。但为了实现多种控制方式，在本工程中，将灯具开关的控制信号全部上传到计算机监控系统中，也就是将照明系统并入电站的SCADA系统。通过计算机设定各组灯具的开关方案，更加灵活。不同于高速公路隧洞照明，水电站隧洞不准外边车辆随意进出，外来人员想进站需提前预约。因此，在白天，可在上、下班时间将所有光源全部打开，其他时间可以只开启一部分光源;在夜间，基本上很少有人进站，可开启部分光源甚至将所有光源都关闭。综上所述，出于节能考虑，水电站照明控制系统相对于高速公路控制系统应更加灵活多变，传统的靠经纬仪、感光器来进行调光的方式对于水电站隧洞来说不是最节能的方案。采用计算机控制才可以满足隧洞的调光要求。
5结束语
关于水电站进场隧洞照明，相关规范只要求了各入口段的中医医学论文照度值，对于其他并没有做过多要求。笔者根据高速公路照明设计规范，并结合水电站工程的实际需求，在满足照度值要求的基础上，设计出一个经济、合理的方案。
作者：魏春霞 单位：辽宁省水利水电勘测设计研究院
