引水隧洞施工中通風(fēng)計算一、引言在引水隧洞施工過程中，通風(fēng)是保障施工人員安全與健康、提高施工效率的關(guān)鍵因素。良好的通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效排除洞內(nèi)的有害氣體、粉塵，提供充足的新鮮空氣，為施工創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。以下將詳細(xì)介紹的相關(guān)內(nèi)容。二、通風(fēng)計算的基礎(chǔ)參數(shù)確定（一）隧洞基本參數(shù)1.隧洞長度通過測量儀器（如全站儀、GPS等）準(zhǔn)確測量隧洞的實際長度\(L\)，單位為米（m）。在測量過程中，需要考慮隧洞的直線段和曲線段長度，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.隧洞斷面形狀與尺寸確定隧洞的斷面形狀，常見的有圓形、馬蹄形、城門洞形等。根據(jù)設(shè)計圖紙，測量斷面的相關(guān)尺寸，如圓形斷面的直徑\(D\)，馬蹄形或城門洞形斷面的高度\(H\)和寬度\(B\)等，單位為米（m）。計算隧洞的斷面積\(S\)，不同形狀斷面的面積計算公式如下：圓形斷面：\(S=\frac{\piD^{2}}{4}\)矩形斷面：\(S=B\timesH\)馬蹄形斷面：可根據(jù)具體的幾何關(guān)系進(jìn)行計算，一般可采用近似公式或軟件進(jìn)行精確計算。（二）施工人員與設(shè)備情況1.施工人員數(shù)量統(tǒng)計在隧洞施工過程中同一時間內(nèi)洞內(nèi)作業(yè)的最大施工人員數(shù)量\(n\)。這需要根據(jù)施工組織設(shè)計和實際施工安排進(jìn)行確定，考慮不同施工工序所需的人員數(shù)量。2.施工設(shè)備類型與功率明確洞內(nèi)使用的主要施工設(shè)備，如鑿巖機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等，并統(tǒng)計其功率\(P_i\)（單位：kW）。不同類型的施工設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生不同量的廢氣和熱量，功率是衡量其產(chǎn)污和散熱能力的重要指標(biāo)。（三）有害氣體與粉塵產(chǎn)生情況1.爆破作業(yè)產(chǎn)生的有害氣體量在隧洞施工中，爆破是常用的開挖方法之一。爆破會產(chǎn)生大量的有害氣體，如一氧化碳（CO）、二氧化氮（\(NO_2\)）等。根據(jù)爆破使用的炸藥類型和用量\(Q\)（單位：kg），通過經(jīng)驗公式計算爆破后產(chǎn)生的有害氣體量\(V_{g1}\)。一般來說，每千克炸藥爆炸后產(chǎn)生的有害氣體量可參考相關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，例如，每千克炸藥爆炸產(chǎn)生的一氧化碳量約為\(0.03\)\(0.05\)\(m^3\)。2.施工設(shè)備產(chǎn)生的有害氣體量不同類型的施工設(shè)備在運行過程中會排放一定量的有害氣體。根據(jù)設(shè)備的功率\(P_i\)和運行時間\(t\)，結(jié)合設(shè)備的廢氣排放系數(shù)\(k_i\)（單位：\(m^3/kW\cdoth\)），計算施工設(shè)備產(chǎn)生的有害氣體量\(V_{g2}\)。計算公式為：\(V_{g2}=\sum_{i=1}^{m}k_iP_it\)，其中\(zhòng)(m\)為設(shè)備的種類數(shù)。3.粉塵產(chǎn)生量隧洞施工過程中，鑿巖、爆破、出渣等作業(yè)會產(chǎn)生大量的粉塵。根據(jù)施工工藝和作業(yè)強(qiáng)度，估算粉塵產(chǎn)生量\(M\)（單位：kg）。粉塵產(chǎn)生量與巖石性質(zhì)、施工方法等因素有關(guān)，可通過現(xiàn)場實測或參考類似工程經(jīng)驗進(jìn)行確定。三、通風(fēng)量計算（一）按施工人員呼吸所需風(fēng)量計算施工人員在洞內(nèi)作業(yè)時需要呼吸新鮮空氣，以維持正常的生理需求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，每人每分鐘所需的新鮮空氣量\(q_1\)一般取\(4\)\(m^3/min\)。則按施工人員呼吸所需的風(fēng)量\(Q_1\)計算公式為：\(Q_1=q_1n\)（單位：\(m^3/min\)）（二）按稀釋爆破產(chǎn)生的有害氣體所需風(fēng)量計算為了將爆破后產(chǎn)生的有害氣體稀釋到安全濃度以下，需要足夠的通風(fēng)量。假設(shè)爆破后有害氣體在洞內(nèi)均勻分布，根據(jù)有害氣體的允許濃度\(C_{g}\)（單位：\(m^3/m^3\)）和爆破產(chǎn)生的有害氣體量\(V_{g1}\)，以及通風(fēng)時間\(t_1\)（一般取\(20\)\(30\)min），計算稀釋爆破產(chǎn)生的有害氣體所需的風(fēng)量\(Q_2\)。計算公式為：\(Q_2=\frac{V_{g1}}{C_{g}t_1}\)（單位：\(m^3/min\)）（三）按稀釋施工設(shè)備產(chǎn)生的有害氣體所需風(fēng)量計算同樣，為了將施工設(shè)備產(chǎn)生的有害氣體稀釋到安全濃度以下，根據(jù)施工設(shè)備產(chǎn)生的有害氣體量\(V_{g2}\)、有害氣體的允許濃度\(C_{g}\)和通風(fēng)時間\(t_2\)，計算稀釋施工設(shè)備產(chǎn)生的有害氣體所需的風(fēng)量\(Q_3\)。計算公式為：\(Q_3=\frac{V_{g2}}{C_{g}t_2}\)（單位：\(m^3/min\)）（四）按排除粉塵所需風(fēng)量計算為了有效排除洞內(nèi)的粉塵，使粉塵濃度降低到允許值以下，需要一定的通風(fēng)量。根據(jù)粉塵產(chǎn)生量\(M\)、粉塵的允許濃度\(C_d\)（單位：\(mg/m^3\)）和通風(fēng)時間\(t_3\)，計算排除粉塵所需的風(fēng)量\(Q_4\)。在計算過程中，需要注意將粉塵產(chǎn)生量的單位轉(zhuǎn)換為與允許濃度單位相匹配。計算公式為：\(Q_4=\frac{M\times10^6}{C_dt_3}\)（單位：\(m^3/min\)）（五）通風(fēng)量的確定取\(Q_1\)、\(Q_2\)、\(Q_3\)和\(Q_4\)中的最大值作為隧洞施工所需的通風(fēng)量\(Q\)，即\(Q=max\{Q_1,Q_2,Q_3,Q_4\}\)。四、通風(fēng)阻力計算（一）摩擦阻力計算通風(fēng)過程中，空氣在隧洞內(nèi)流動會與洞壁產(chǎn)生摩擦，從而產(chǎn)生摩擦阻力。摩擦阻力\(h_f\)可根據(jù)達(dá)西威斯巴赫公式計算：\(h_f=\lambda\frac{L}{D}\frac{\rhov^{2}}{2}\)其中，\(\lambda\)為摩擦阻力系數(shù)，與洞壁的粗糙度、空氣流動狀態(tài)等因素有關(guān)，可通過實驗或參考相關(guān)資料確定；\(L\)為隧洞長度（m）；\(D\)為隧洞的當(dāng)量直徑（m），對于非圓形斷面，當(dāng)量直徑\(D=\frac{4S}{\chi}\)，\(\chi\)為斷面的濕周（m）；\(\rho\)為空氣密度（\(kg/m^3\)），一般取\(1.2\)\(kg/m^3\)；\(v\)為空氣在隧洞內(nèi)的平均流速（m/s），\(v=\frac{Q}{3600S}\)。（二）局部阻力計算在隧洞的轉(zhuǎn)彎、分支、斷面變化等部位，空氣流動會發(fā)生突變，從而產(chǎn)生局部阻力。局部阻力\(h_j\)可根據(jù)公式計算：\(h_j=\xi\frac{\rhov^{2}}{2}\)其中，\(\xi\)為局部阻力系數(shù)，不同的局部構(gòu)件有不同的局部阻力系數(shù)，可通過實驗或參考相關(guān)資料確定。對于多個局部構(gòu)件，總的局部阻力為各局部構(gòu)件局部阻力之和。（三）總通風(fēng)阻力計算隧洞通風(fēng)的總阻力\(h\)為摩擦阻力和局部阻力之和，即\(h=h_f+h_j\)。五、通風(fēng)設(shè)備選型（一）通風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)壓要求根據(jù)計算得到的通風(fēng)量\(Q\)和總通風(fēng)阻力\(h\)，選擇合適的通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量\(Q_f\)應(yīng)滿足\(Q_f\geqQ\)，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓\(h_f\)應(yīng)滿足\(h_f\geqh\)。同時，考慮通風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)等因素，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)留有一定的余量，一般風(fēng)量余量取\(10\%\)\(20\%\)，風(fēng)壓余量取\(15\%\)\(25\%\)。（二）通風(fēng)機(jī)類型選擇常見的通風(fēng)機(jī)類型有軸流式通風(fēng)機(jī)和離心式通風(fēng)機(jī)。軸流式通風(fēng)機(jī)具有風(fēng)量大、風(fēng)壓相對較低的特點，適用于長距離、大斷面隧洞的通風(fēng)；離心式通風(fēng)機(jī)具有風(fēng)壓高、風(fēng)量相對較小的特點，適用于短距離、小斷面隧洞或需要較高風(fēng)壓的通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)隧洞的具體情況和通風(fēng)要求，選擇合適類型的通風(fēng)機(jī)。（三）通風(fēng)管道選擇通風(fēng)管道的作用是將新鮮空氣輸送到洞內(nèi)，并將洞內(nèi)的污濁空氣排出。通風(fēng)管道應(yīng)具有良好的密封性和耐磨性，以減少漏風(fēng)和阻力損失。根據(jù)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓力要求，選擇合適管徑和材質(zhì)的通風(fēng)管道。常見的通風(fēng)管道材質(zhì)有塑料、橡膠、金屬等，管徑應(yīng)根據(jù)通風(fēng)量和風(fēng)速進(jìn)行確定，一般通風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)速不宜超過\(15\)m/s。六、通風(fēng)系統(tǒng)布置（一）壓入式通風(fēng)布置壓入式通風(fēng)是將通風(fēng)機(jī)安裝在洞外，通過通風(fēng)管道將新鮮空氣壓入洞內(nèi)。這種通風(fēng)方式的優(yōu)點是通風(fēng)效果好，能迅速將新鮮空氣送到工作面；缺點是污濁空氣排出速度較慢，可能會在洞內(nèi)形成一定的污染區(qū)。在布置壓入式通風(fēng)系統(tǒng)時，通風(fēng)管道應(yīng)盡量靠近洞壁，避免影響施工設(shè)備的通行。通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口應(yīng)安裝防護(hù)網(wǎng)，防止雜物進(jìn)入通風(fēng)管道。（二）抽出式通風(fēng)布置抽出式通風(fēng)是將通風(fēng)機(jī)安裝在洞外，通過通風(fēng)管道將洞內(nèi)的污濁空氣抽出。這種通風(fēng)方式的優(yōu)點是能迅速將污濁空氣排出洞外，洞內(nèi)空氣較為清新；缺點是新鮮空氣進(jìn)入洞內(nèi)的速度較慢，可能會導(dǎo)致工作面供風(fēng)不足。在布置抽出式通風(fēng)系統(tǒng)時，通風(fēng)管道的吸風(fēng)口應(yīng)靠近工作面，以提高通風(fēng)效率。通風(fēng)機(jī)的進(jìn)口應(yīng)安裝過濾器，防止粉塵和雜物進(jìn)入通風(fēng)機(jī)。（三）混合式通風(fēng)布置混合式通風(fēng)是將壓入式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)結(jié)合使用。一般是在洞口安裝壓入式通風(fēng)機(jī)，將新鮮空氣壓入洞內(nèi)，在洞內(nèi)適當(dāng)位置安裝抽出式通風(fēng)機(jī)，將污濁空氣抽出洞外。這種通風(fēng)方式綜合了壓入式和抽出式通風(fēng)的優(yōu)點，通風(fēng)效果較好，但系統(tǒng)布置較為復(fù)雜，投資成本較高。在布置混合式通風(fēng)系統(tǒng)時，應(yīng)合理確定壓入式通風(fēng)機(jī)和抽出式通風(fēng)機(jī)的位置和風(fēng)量分配，避免出現(xiàn)風(fēng)流短路等問題。七、通風(fēng)系統(tǒng)的運行與管理（一）通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)試在通風(fēng)系統(tǒng)安裝完成后，需要進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試的內(nèi)容包括通風(fēng)機(jī)的試運行、通風(fēng)管道的密封性檢查、風(fēng)量和風(fēng)壓的測量等。通過調(diào)試，確保通風(fēng)系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)符合設(shè)計要求。在調(diào)試過程中，應(yīng)記錄通風(fēng)機(jī)的運行參數(shù)、風(fēng)量和風(fēng)壓的測量值等數(shù)據(jù)，以便對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評估和優(yōu)化。（二）通風(fēng)系統(tǒng)的日常維護(hù)通風(fēng)系統(tǒng)的日常維護(hù)是保證通風(fēng)系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。日常維護(hù)工作包括通風(fēng)機(jī)的定期檢查和保養(yǎng)、通風(fēng)管道的檢查和修補(bǔ)、過濾器的清洗和更換等。定期檢查通風(fēng)機(jī)的電機(jī)、軸承、皮帶等部件的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。檢查通風(fēng)管道的連接部位是否密封良好，如有破損應(yīng)及時修補(bǔ)。定期清洗和更換過濾器，保證通風(fēng)系統(tǒng)的空氣質(zhì)量。（三）通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測與控制為了確保通風(fēng)系統(tǒng)的安全、高效運行，需要對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制。監(jiān)測的內(nèi)容包括通風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)、風(fēng)量、風(fēng)壓、有害氣體濃度、粉塵濃度等。通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測通風(fēng)系統(tǒng)的各項參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調(diào)整通風(fēng)機(jī)的運行參數(shù)，保證洞內(nèi)的空氣質(zhì)量符合安全標(biāo)準(zhǔn)。同時，建立通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或洞內(nèi)空氣質(zhì)量超標(biāo)時，能夠及時采取措施進(jìn)行處理。八、結(jié)論引水隧洞施工中的通風(fēng)計算是一個復(fù)雜的過程，涉及到多個因素的綜合考慮。通過準(zhǔn)確確定通風(fēng)計算的基礎(chǔ)參數(shù)，合理計算通風(fēng)量和通風(fēng)阻力，選擇合適的通風(fēng)設(shè)備和布置通風(fēng)系統(tǒng)，并加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的運行與管理，可以有效地改善隧洞施工環(huán)境，保障施工人員的安全與健康，提高施工效率。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)隧洞的具體情況和施工要求，不斷優(yōu)化通風(fēng)設(shè)計和管理方案，確保通風(fēng)系統(tǒng)的安全、可靠運行。同時，隨著科技的不斷發(fā)展，通風(fēng)技術(shù)也在不斷進(jìn)步。未來，可以進(jìn)一步研究和應(yīng)用新型的通風(fēng)設(shè)備和技術(shù)，如高效節(jié)能的通風(fēng)機(jī)、智能通風(fēng)控制系