1、,公 路 隧 道 通 風(fēng),羅崇來(lái),一、 概述 二、 隧道內(nèi)污染物的形成 三、 隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn) 四、 通風(fēng)量的計(jì)算 五、 通風(fēng)方式的選擇,一、 概述 公路毫無(wú)疑問(wèn)依然是現(xiàn)在交通的主力軍，承擔(dān)著旅客出行、貨物運(yùn)輸?shù)却罅拷煌ㄈ蝿?wù)，因此其安全性貫穿始終，迫于地形、地質(zhì)等因素，也為了交通的快捷、安全、經(jīng)濟(jì)，公路往往在一些地方修建了隧道，影響隧道安全的重要一環(huán)就是隧道的通風(fēng)情況。,（一）公路隧道通風(fēng)介紹,1. 1919年，美國(guó)在研究紐約市荷蘭隧道(2610m)時(shí)，開(kāi)始研究隧道內(nèi)汽車(chē)排放的CO衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，研究結(jié)果將400ppm作為CO設(shè)計(jì)濃度。 2. 隨后日本、瑞士、奧地利、挪威等國(guó)家相繼設(shè)計(jì)出縱向、橫向、

2、半橫向等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)，隧道通風(fēng)發(fā)展進(jìn)入快速時(shí)期。 3.近年來(lái)，隨著各國(guó)對(duì)隧道煙塵濃度控制標(biāo)準(zhǔn)的提高，煙塵逐漸取代CO轉(zhuǎn)而成為通風(fēng)計(jì)算的依據(jù)，分段縱向通風(fēng)方式逐漸占主導(dǎo)地位。 4.隧道通風(fēng)方式多樣化，并且不斷改進(jìn)，效率不斷提高，控制精度越來(lái)越高。,（二） 國(guó)內(nèi)外著名的隧道通風(fēng)方式舉例,縱觀全球，比較著名的公路隧道有位于挪威連接奧斯陸和卑爾根的洛達(dá)爾隧道,該隧道長(zhǎng)24.51km,系世界最長(zhǎng)的公路隧道，采用的通風(fēng)方式就是縱向通風(fēng)方式。,我國(guó)在2007年建成通車(chē)的終南山隧道(18.02km),其長(zhǎng)度僅次于洛達(dá)爾隧道，通風(fēng)方式為豎井分段縱向式通風(fēng)。,隧道在運(yùn)營(yíng)期間機(jī)動(dòng)車(chē)排出的各種有害氣體及煙塵，超

3、過(guò)限度，必須稀釋或排出隧道。,二、 隧道內(nèi)污染物的形成,（一）機(jī)動(dòng)車(chē)排放尾氣的成分分析 1. 一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫； 2. 氮氧化物（NO、NO2等）； 3. 含氧碳?xì)浠衔铮ㄈ?、醇、酚等）以及油煙等?三、隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn),前面我們已經(jīng)說(shuō)到隧道內(nèi)有害污染物的種類(lèi)，根據(jù)公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則的要求，CO和煙塵是作為確定隧道通風(fēng)量的主要依據(jù)（必要時(shí)考慮NO2)。 (一) CO作為隧道通風(fēng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 1.隧道內(nèi)CO設(shè)計(jì)濃度取值應(yīng)符合下列規(guī)定：,CO設(shè)計(jì)濃度,2.交通阻滯時(shí)，阻滯段的平均CO設(shè)計(jì)濃度可取150ppm，同時(shí)經(jīng)歷時(shí)間不超過(guò)20min。 3.人車(chē)混合通行的隧道，隧道內(nèi)CO設(shè)計(jì)濃度不應(yīng)超過(guò)

4、70ppm。,（二）煙塵作為隧道通風(fēng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 1.煙塵設(shè)計(jì)濃度應(yīng)符合下列規(guī)定： 采用顯色指數(shù)33Ra60、相關(guān)色溫20003000K的Na光源時(shí)，煙塵設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按下表取值。,煙塵設(shè)計(jì)濃度K（Na光源）,2. 采用顯色指數(shù)Ra65、相關(guān)色溫33006000K的熒光燈、LED燈時(shí)，煙塵設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按下表取值。,煙塵設(shè)計(jì)濃度 K（熒光燈、LED燈等光源）,3. 雙洞單向交通臨時(shí)改為單洞雙向交通時(shí)，隧道內(nèi)煙霧允許濃度不應(yīng)大于0.012m-1。 4. 隧道內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，隧道作業(yè)段的煙霧允許濃度不應(yīng)大于0.0030 m-1。,（三）換氣要求 1. 隧道空間最小換氣頻率不應(yīng)低于每小時(shí)3次。 2. 采用縱

5、向通風(fēng)的隧道，隧道換氣風(fēng)速不應(yīng)低于1.5m/s。,四、需風(fēng)量的計(jì)算,公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中，車(chē)輛有害氣體、煙塵的排放量及與之對(duì)應(yīng)的交通量和基準(zhǔn)排放量均應(yīng)與各設(shè)計(jì)目標(biāo)年份相匹配，計(jì)算近期的需風(fēng)量時(shí)應(yīng)采用相應(yīng)年份的交通量和基準(zhǔn)排放量，在確定需風(fēng)量時(shí)，應(yīng)對(duì)稀釋煙塵、CO按隧道設(shè)計(jì)速度以下各工況車(chē)速10km/h為一檔分別進(jìn)行計(jì)算(當(dāng)工況車(chē)速達(dá)到交通阻滯車(chē)速時(shí)，基準(zhǔn)排放量應(yīng)按交通阻滯要求取值)，并計(jì)算換氣的需風(fēng)量，取其較大者作為設(shè)計(jì)需風(fēng)量。,(一) 稀釋CO需風(fēng)量,CO排放量應(yīng)按下式計(jì)算：,其中 是隧道全長(zhǎng)CO排放量(m3/s)； 是CO基準(zhǔn)排放量，可取0.007m3/輛km； 為考慮CO的車(chē)況系數(shù)，對(duì)高速

6、公路、一級(jí)公路取1.0，對(duì)二、三、四級(jí)公路取1.11.2；,是車(chē)密度系數(shù)，可按表4-1取值；,是考慮CO的海拔高度系數(shù)，按圖4-1取值；,是相應(yīng)車(chē)型的設(shè)計(jì)交通量（輛/h）；,是考慮CO的車(chē)型系數(shù)，可按表4-2取值；,是考慮CO的縱坡-車(chē)速系數(shù)，可按4-3取值；,為車(chē)型類(lèi)別數(shù)；,為隧道長(zhǎng)度。,表4-1 車(chē)密度系數(shù),表4-2 考慮CO的車(chē)型系數(shù),車(chē)型,各種 柴油車(chē),小客車(chē),旅行車(chē) 輕型貨車(chē),中型貨車(chē),大型客車(chē),表4-3 考慮CO的縱坡-車(chē)速系數(shù),2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0,0 1000 2000,CO海拔高度系數(shù),海拔高度,圖4-1 考慮

7、CO的海拔高度系數(shù),稀釋CO的需風(fēng)量應(yīng)按下式計(jì)算：,式中 隧道全長(zhǎng)CO的需風(fēng)量（m3/s）；,隧址大氣壓（kN/m2）；,隧址夏季溫度，（K)；,CO設(shè)計(jì)濃度（ppm）。,(二） 稀釋煙塵需風(fēng)量,式中 是隧道全長(zhǎng)煙塵排放量，(m2/s)； 是煙塵基準(zhǔn)排放量（m2/輛km），可取2 m2/輛km； 是考慮車(chē)況的煙塵系數(shù)，對(duì)高速公路、一級(jí)公路取1.0，對(duì)二、三、四級(jí)公路取1.21.5； 是考慮煙塵的海拔高度系數(shù)，見(jiàn)圖4-2； 是考慮煙塵的縱坡-車(chē)速系數(shù)，見(jiàn)表4-4；,是考慮煙塵的車(chē)型系數(shù)，見(jiàn)表4-6； 相應(yīng)車(chē)型的交通量； 柴油車(chē)型類(lèi)別數(shù)。,車(chē)密度系數(shù)，見(jiàn)表4-5；,表4-4 考慮煙霧的縱坡-車(chē)速系

8、數(shù),2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0,海拔高度,0 1000 2000,煙霧海拔高度系數(shù),圖4-2 考慮煙霧的海拔高度系數(shù),表4-5 車(chē)密度系數(shù),表4-6 考慮煙霧的車(chē)型系數(shù),稀釋煙霧到容許濃度的需風(fēng)量按下式計(jì)算：,式中 K是煙霧設(shè)計(jì)濃度(m-1)。,（三）隧道換氣需風(fēng)量 1.隧道換氣需風(fēng)量應(yīng)按下式計(jì)算：,式中 隧道換氣需風(fēng)量（m3/s）； 隧道凈空斷面積（m2）； 隧道最小換氣頻率。,2.采用縱向式通風(fēng)，換氣需風(fēng)量應(yīng)按上式和下式計(jì)算，然后作比較，取其較大者作為隧道換氣需風(fēng)量:,式中 隧道換氣風(fēng)速，不應(yīng)低于1.5m/s； 隧道凈空斷面積（m

9、2）。,需風(fēng)量的取值：,五、隧道通風(fēng)方式及其選擇,（一） 隧道通風(fēng)方式概括,通風(fēng) 方式,自然通風(fēng),機(jī)械通風(fēng),自然風(fēng),交通風(fēng)（活塞風(fēng)）,縱向通風(fēng),射流風(fēng)機(jī)式 集中送入式 豎(斜）井送排風(fēng)式 豎(斜）井排出式 吸塵式通風(fēng),半橫向通風(fēng) 橫向通風(fēng) 組合通風(fēng),送風(fēng)式 排風(fēng)式,（二）自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)方式的選擇,選擇通風(fēng)方式時(shí)，首先需要決定隧道內(nèi)所需通風(fēng)量，然后討論自然風(fēng)和交通風(fēng)能否滿(mǎn)足需要，如果不能滿(mǎn)足需要或者缺乏可靠性（自然風(fēng)和交通風(fēng)是否穩(wěn)定），就應(yīng)當(dāng)采用機(jī)械通風(fēng)。目前還沒(méi)有可靠的計(jì)算自然通風(fēng)的隧道最大容許長(zhǎng)度的一般算式。 從世界各國(guó)的隧道實(shí)例看，長(zhǎng)度較短的隧道，在一定的交通量下可以考慮用自然通風(fēng)。,

10、區(qū)分自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)的界限經(jīng)驗(yàn)公式： （1）雙向交通隧道（符合條件時(shí)，為機(jī)械通風(fēng)）,式中,隧道長(zhǎng)度（m）；,設(shè)計(jì)交通量（輛/h，以小轎車(chē)為準(zhǔn)）。,（2）單向交通隧道（符合條件時(shí)，為機(jī)械通風(fēng)）,式中,隧道長(zhǎng)度（m）；,設(shè)計(jì)交通量（輛/h，以小轎車(chē)為準(zhǔn)）。,（三）自然風(fēng)力和交通風(fēng)力的計(jì)算 1.自然風(fēng)力的計(jì)算 當(dāng)確定用機(jī)械通風(fēng)方式以后，自然風(fēng)力一般作為阻力來(lái)考慮，除非確定自然風(fēng)速常年與隧道通風(fēng)方向一致時(shí)，可作為動(dòng)力來(lái)考慮，其計(jì)算公式為：,式中,自然風(fēng)阻力（N/m2）；,自然風(fēng)作用引起的洞內(nèi)風(fēng)速,可取(23)m/s；,隧道入口損失系數(shù)，見(jiàn)表5-1；,隧道壁面摩阻損失系數(shù)，見(jiàn)表5-1；,隧道斷面當(dāng)量直

11、徑（m）。,表5-1 損失系數(shù),2.交通風(fēng)力的計(jì)算 交通風(fēng)：隧道內(nèi)氣流在車(chē)輛的帶動(dòng)下，將會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，這種流動(dòng)稱(chēng)為交通風(fēng)（活塞風(fēng)）。,式中,交通風(fēng)力（N/m2）；,隧道內(nèi)與 同向的車(chē)輛數(shù)（輛），,隧道內(nèi)與 反向的車(chē)輛數(shù)（輛），,；,；,隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速（m /s），一般情況下,與 同向的各工況車(chē)速（m /s）；,與 反向的各工況車(chē)速（m /s）；,汽車(chē)的等效阻抗面積（m2）。,汽車(chē)的等效阻抗面積按下式計(jì)算：,式中,小型汽車(chē)正面投影面積，一般取2.13m2；,小型車(chē)空氣阻力系數(shù)，可取0.5；,大型車(chē)正面投影面積，一般取5.37m2；,大型車(chē)空氣阻力系數(shù)，可取1.0；,大型車(chē)比例。,單向交通隧道交通通風(fēng)

12、力可按下式計(jì)算：,式中 隧道內(nèi)車(chē)輛數(shù)（輛）， ； 各工況車(chē)速（m/s）。,2. 隧道通風(fēng)阻力的計(jì)算 隧道通風(fēng)阻力計(jì)算方法如下：,式中,通風(fēng)阻力（N/m2）。,（四） 公路隧道機(jī)械通風(fēng)方式介紹 1.射流縱向通風(fēng)方式,射流縱向通風(fēng)方式模式圖,射流縱向通風(fēng)方式的隧道內(nèi)壓力平衡應(yīng)滿(mǎn)足下式：,式中 射流風(fēng)機(jī)群總升壓力。, 射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)的計(jì)算 在滿(mǎn)足隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速 的條件下，射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)可按下式計(jì)算：,式中 所需射流風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)。,每臺(tái)射流風(fēng)機(jī)所提升的壓力應(yīng)按下式計(jì)算：,式中 射流風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)速（m /s）；,射流風(fēng)機(jī)的出口面積（m2）；,射流風(fēng)機(jī)位置摩阻損失折減系數(shù)，當(dāng)隧道同一斷面布置一臺(tái)射流風(fēng)機(jī)時(shí)

13、，按表5-1取值，當(dāng)隧道布置2臺(tái)及2臺(tái)以上射流風(fēng)機(jī)時(shí)，射流風(fēng)機(jī)位置摩阻損失折減系數(shù)可取0.7。,表5-1 單臺(tái)射流風(fēng)機(jī)位置摩阻損失折減系數(shù),1.5,1.0,0.7,0.91,0.87,0.85,2.,集中送入式縱向通風(fēng)方式,集中送入式縱向通風(fēng)方式模式圖,3. 豎井排出式縱向通風(fēng)方式, 當(dāng)應(yīng)用于雙向交通隧道時(shí)，豎井應(yīng)宜設(shè)置在隧道 軸向中央附近，豎井底部合流后的全壓力可用下式計(jì) 算：,式中 豎井底部合流全壓力（N/m2）；,第區(qū)段隧道口與豎井出口之間的氣象壓差（N/m2） 自然風(fēng)朝向隧道風(fēng)向時(shí)為正； 第區(qū)段長(zhǎng)度（m）； 以豎井內(nèi)風(fēng)速為基準(zhǔn)第區(qū)段的損失系數(shù)； 第段區(qū)隧道口與豎井出口之間的氣象壓差（N

14、/m2） 自然風(fēng)朝向隧道風(fēng)向時(shí)為正； 第區(qū)段長(zhǎng)度（m）； 以豎井內(nèi)風(fēng)速為基準(zhǔn)第區(qū)段的損失系數(shù)； 第區(qū)段斷面平均風(fēng)速（m /s）； 第區(qū)段斷面平均風(fēng)速（m /s）； 豎井內(nèi)斷面平均風(fēng)速（m /s）。 區(qū)段交通風(fēng)力可按下式計(jì)算：,式中 區(qū)段的交通通風(fēng)力（N/m2）； 第區(qū)段內(nèi)由區(qū)段往區(qū)段行駛的車(chē)輛數(shù)（輛）； 第區(qū)段內(nèi)由區(qū)段往區(qū)段行駛的車(chē)輛數(shù)（輛）。 區(qū)段交通風(fēng)力可按下式計(jì)算：,式中 區(qū)段的交通風(fēng)力（N/m2）； 第區(qū)段內(nèi)由區(qū)段往區(qū)段行駛的車(chē)輛數(shù) （輛）； 第區(qū)段內(nèi)由區(qū)段往區(qū)段行駛的車(chē)輛數(shù)（輛）。,單向交通隧道分流型縱向通風(fēng)模式圖,4. 豎井送排式縱向通風(fēng)方式,豎井送排式縱向通風(fēng)方式模式圖1,排氣

15、送氣,通風(fēng)井送排式縱向通風(fēng)方式模式圖2,5.吸塵式縱向通風(fēng)方式,集塵裝置,短道段長(zhǎng)度,吸塵式縱向通風(fēng)方式模式圖,6. 全橫向、半橫向通風(fēng)方式 全橫向通風(fēng)方式同時(shí)設(shè)置送風(fēng)管道和排風(fēng)管道，隧道內(nèi)基本上不產(chǎn)生沿縱向流動(dòng)的風(fēng)，只有橫方向的風(fēng)流動(dòng)，主要用于雙向交通隧道。半橫向通風(fēng)包括送風(fēng)式半橫向通風(fēng)排風(fēng)式半橫向通風(fēng)，送風(fēng)式半橫向通風(fēng)是半橫向通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)型式，主要用于單向交通隧道。, 全橫向通風(fēng)方式,排風(fēng)道,排風(fēng)道,排風(fēng)孔,送風(fēng)道,送風(fēng)孔,排風(fēng)道,排風(fēng)道,送風(fēng)道,全橫向通風(fēng)方式模式圖, 半橫向通風(fēng)方式,送風(fēng)道,送風(fēng)道,送風(fēng)式半橫向通風(fēng)方式模式圖,7. 組合式通風(fēng)方式 混合式通風(fēng)沒(méi)有固定的格局，它是根據(jù)某些特殊的需要，由上述幾種基本通風(fēng)型式組合而成的。其組合方式有許多種，但應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則。,豎井送排風(fēng)+射流風(fēng)機(jī)混合式通風(fēng)