【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水体综合利用领域，具体涉及一种基于富水隧道的综合利用方法及系统。
技术介绍
1、随着国内基础设施建设的快速发展，隧道工程数量日益增多。据统计，近年来国内隧道总数已突破两万座，总里程突破两万公里，其中富水隧道占有相当比例。富水隧道在运行过程中，通过中央排水沟将大量的水排出洞外，然而这些水资源的动能却未得到充分利用，造成了能源的浪费。
2、在能源领域，氢能源作为一种清洁、高效的能源形式，正逐渐受到广泛关注。氢能源汽车的发展是氢能源应用的一个重要方向。然而，氢能源的储运一直是一个难题，尤其是在偏远地区，设置汽车氢能源补给站的氢气运输成本高昂，这在一定程度上限制了氢能源汽车的推广和应用。
3、同时，隧道的供电安全也是一个至关重要的问题。隧道电源通常连接国网供电电路，一旦国网供电电路停电，隧道内的强电(如通风和照明用电等)和弱电(如洞内的通讯和监控用电等)均会停电。这种停电情况会给隧道内的交通安全带来严重的风险，例如通风系统停止工作可能导致空气质量下降，影响驾驶员的视线和健康；照明系统失效会使隧道内光线昏暗，增加交通事故的发生概率。
4、综上所述，目前在富水隧道的水资源利用、氢能源储运以及隧道供电安全方面均存在不足，迫切需要一种创新的解决方案，能够充分利用富水隧道的水资源进行发电制氢储能，并在国网停电时提供应急电源，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于富水隧道的综合利用方法及系统，通过在隧道洞外修建水力发电房和
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种基于富水隧道的综合利用方法，包括如下步骤：
4、s1.在隧道外合适的地形位置处修建水力发电和制氢储能平台，在所述水力发电和制氢储能平台上修建水力发电房、制氢储能装置、尾水沟和氢能源发电装置；
5、s2.所述隧道中的排水经汇集后引入所述水力发电房并驱动所述水力发电房中的水力发电机进行发电，所述尾水沟将所述水力发电房使用后的水排出，所述水力发电机产生的电力经过水力发电变压器调制后分别输送至所述制氢储能装置及所述隧道中的弱电应急电源系统；
6、s3.所述制氢储能装置利用所述水力发电房生产的电能进行制氢并储存，通过加氢口向氢能源汽车加氢气，当制氢量接近饱和时及时通过氢气储运车取走氢气，并且所述制氢储能装置还将储存的氢气输送至所述氢能源发电装置进行发电，所述氢能源发电装置产生的电能为所述隧道中的强电应急电源系统供能。
7、在本方案中，由于在偏远地区设置一个汽车氢能源补给站的氢气运输成本较高，而一般富水隧道大部分位于偏远地区，直接利用隧道中央排水沟水力发电制氢，达到在偏远地区制氢气的目的，且位于隧道洞口的道路附近，设置加氢站，为氢能源汽车加氢气或氢气储运车取走氢气均非常方便，并且利用隧道中央排水沟水力发电的电可作为隧道弱电应急电源，氢能源发电装置发的电可作为隧道强电应急电源，能够解决国网供电电路停电时产生交通安全风险，同时富水隧道的中央排水沟排水量一般受季节性影响，导致排水量差异明显，若在枯水季将水力发电的电直接接入隧道强电应急电源，则不一定满足使用，所以将氢能源发电装置发的电可作为隧道强电应急电源，有稳定的电压和电流，可满足隧道强电的使用。
8、进一步优化方案，当所述隧道为单洞隧道时，所述隧道的隧道洞口处设置有单洞隧道中央排水沟出口，所述单洞隧道中央排水沟出口将所述隧道中的排水引入中央排水沟洞外排水通道中，所述中央排水沟洞外排水通道将排水通过斜坡排水通道引入所述水力发电房；
9、其中，所述中央排水沟洞外排水通道包括单洞隧道中央排水沟洞外排水通道和单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道，所述单洞隧道中央排水沟洞外排水通道分别连接单洞隧道中央排水沟出口和单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道；
10、所述斜坡排水通道为单洞隧道斜坡排水通道，所述单洞隧道斜坡排水通道分别连接单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道和水力发电房。
11、进一步优化方案，所述单洞隧道中央排水沟出口、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水通道、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道和所述单洞隧道斜坡排水通道横断面面积相等。
12、进一步优化方案，当所述隧道为双洞隧道时，所述隧道的左洞和右洞分别设置有双洞隧道左洞中央排水沟出口和双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口，所述双洞隧道左洞中央排水沟出口和所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口将排水经过汇集后引入中央排水沟洞外排水通道，所述中央排水沟洞外排水通道将排水通过斜坡排水通道引入所述水力发电房；
13、其中，所述中央排水沟洞外排水通道包括双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道、双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道和双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道，所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道分别连接双洞隧道左洞中央排水沟出口和双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道，所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道分别连接双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口和双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道；
14、所述斜坡排水通道为双洞隧道斜坡排水通道，所述双洞隧道斜坡排水通道分别连接双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道和水力发电房。
15、进一步优化方案，所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟出口横断面面积，所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道横断面面积等于所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口，所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道及所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道的横断面面积之和，所述双洞隧道斜坡排水通道横断面面积等于所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道横断面面积。
16、还提出一种基于富水隧道的综合利用系统，包括：
17、隧道，所述隧道的隧道洞口处设置有中央排水沟出口；
18、水力发电和制氢储能平台，所述水力发电和制氢储能平台设置于所述隧道的外侧，其上设置水力发电房、制氢储能装置和氢能源发电装置，且通过便道与洞外路面连接；
19、中央排水沟洞外排水通道，所述中央排水沟洞外排水通道连接所述中央排水沟出口和斜坡排水通道，所述斜坡排水通道将排水引到所述水力发电房，所述水力发电房包括水力发电机和水力发电变压器，所述水力发电机将排水转化为电能并将电能输送至所述水力发电变压器，所述水力发电变压器将调制的电能输送至制氢储能装置和所述隧道中的弱电应急电源系统；
20、所述制氢储能装置通过电能生成氢气并通过氢气输送管道连接所述氢能源发电装置，且能通过加氢口向外输送氢气，所述氢能源发电装置将发的电输送到所述隧道中的强电应急电源系统。...
【技术保护点】
1.一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，当所述隧道(1)为单洞隧道时，所述隧道(1)的隧道洞口(3)处设置有单洞隧道中央排水沟出口(203)，所述单洞隧道中央排水沟出口(203)将所述隧道(1)中的排水引入中央排水沟洞外排水通道(5)中，所述中央排水沟洞外排水通道(5)将排水通过斜坡排水通道(6)引入所述水力发电房(7)；
3.根据权利要求2所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，所述单洞隧道中央排水沟出口(203)、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水通道(504)、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(505)和所述单洞隧道斜坡排水通道(602)横断面面积相等。
4.根据权利要求1所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，当所述隧道(1)为双洞隧道时，所述隧道(1)的左洞和右洞分别设置有双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)和双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)，所述双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)和所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟
5.根据权利要求4所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)横断面面积，所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)横断面面积等于所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)，所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)及所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)的横断面面积之和，所述双洞隧道斜坡排水通道(602)横断面面积等于所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)横断面面积。
6.一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，所述系统还包括用于切换隧道弱电应急电源和强电应急电源的切换装置，当国网供电电路正常时，所述切换装置将隧道弱电应急电源和强电应急电源切换到国网供电电路；当国网供电电路停电时，所述切换装置将隧道弱电应急电源切换到所述水力发电房(7)的水力发电变压器，将隧道强电应急电源切换到所述氢能源发电装置(11)的氢能源发电变压器。
8.根据权利要求6所述的一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，当所述隧道(1)为单洞隧道时，所述中央排水沟出口(2)包括单洞隧道中央排水沟出口(203)，所述中央排水沟洞外排水通道(5)包括单洞隧道中央排水沟洞外排水通道(504)和单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(505)，所述单洞隧道中央排水沟洞外排水通道(504)分别连接所述单洞隧道中央排水沟出口(203)和所述单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(505)，所述斜坡排水通道(6)包括单洞隧道斜坡排水通道(602)，所述单洞隧道斜坡排水通道(602)分别连接所述单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(505)和所述水力发电房(7)，并且所述单洞隧道中央排水沟出口(203)、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水通道(504)、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(505)和所述单洞隧道斜坡排水通道(602)横断面面积相等。
9.根据权利要求6所述的一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，当所述隧道(1)为双洞隧道时，所述中央排水沟出口(2)包括双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)和双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)，所述中央排水沟洞外排水通道(5)包括双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)、双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)和双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)，所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)分别连接所述双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)和所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)，所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)分别连接所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)和所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)；
10.根据权利要求9所述的一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)横断面面积，所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)横断面面积等于所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202...
【技术特征摘要】
1.一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，当所述隧道(1)为单洞隧道时，所述隧道(1)的隧道洞口(3)处设置有单洞隧道中央排水沟出口(203)，所述单洞隧道中央排水沟出口(203)将所述隧道(1)中的排水引入中央排水沟洞外排水通道(5)中，所述中央排水沟洞外排水通道(5)将排水通过斜坡排水通道(6)引入所述水力发电房(7)；
3.根据权利要求2所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，所述单洞隧道中央排水沟出口(203)、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水通道(504)、所述单洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(505)和所述单洞隧道斜坡排水通道(602)横断面面积相等。
4.根据权利要求1所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，当所述隧道(1)为双洞隧道时，所述隧道(1)的左洞和右洞分别设置有双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)和双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)，所述双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)和所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)将排水经过汇集后引入中央排水沟洞外排水通道(5)，所述中央排水沟洞外排水通道(5)将排水通过斜坡排水通道(6)引入所述水力发电房(7)；
5.根据权利要求4所述的一种基于富水隧道的综合利用方法，其特征在于，所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟出口(201)横断面面积，所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)横断面面积等于所述双洞隧道右洞隧道中央排水沟出口(202)，所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)横断面面积等于所述双洞隧道左洞中央排水沟洞外排水通道(501)及所述双洞隧道右洞中央排水沟洞外排水通道(502)的横断面面积之和，所述双洞隧道斜坡排水通道(602)横断面面积等于所述双洞隧道中央排水沟洞外排水联络通道(503)横断面面积。
6.一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于富水隧道的综合利用系统，其特征在于，所述系统还包括用于切换隧道弱电应急电源和强电应急电源的切换装置，当国网供电电路正常时，所述切换装置将隧道弱电应急电源和强电应急电源切换到国网供电电路；当国网供电电路停电时，所述切换装置将隧道弱电应急电源切换到所述水力发电房(7)的水力发电变压器，将隧道强电应...
【专利技术属性】
技术研发人员：李沐遥，袁松，王希宝，廖沛源，赵大权，周科，周威锦，李俊兵，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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