淺談交通工程隧道通風(fēng)系統(tǒng)選用

1、淺談交通工程隧道通風(fēng)系統(tǒng)選用<    淺談交通工程隧道通風(fēng)系統(tǒng)選用摘要:近年來,隨著交通系統(tǒng)的飛速 發(fā)展 ,為了更多的行車便利隧道的使用也日益普及,為了確保行車的安全,隧道的通風(fēng)系統(tǒng)也變得至關(guān)重要.本文從交通量、隧道長度并結(jié)合地形、隧道周圍 環(huán)境 一系列條件來選用各種合適的通風(fēng)系統(tǒng), 以使隧道內(nèi)有害氣體濃度及可見度達(dá)到要求.使行車安全得到保障. 關(guān)鍵詞:交通工程;隧道通風(fēng);系統(tǒng)選擇1前言公路隧道內(nèi)對人體有害的氣體，來自汽車排出的廢氣，其主要成份有:一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔?、醛類、有機(jī)化合物等，其中一氧化碳危害最大。因此，一氧化碳做為有害物的

2、主要指標(biāo)。此外，由于車輛產(chǎn)生的煙霧及汽車行駛揚(yáng)起的灰塵，造成隧道內(nèi)可見度降低。隧道通風(fēng)的目的，就是用新鮮空氣來稀釋隧道內(nèi)汽車排出的廢氣，降低有害物質(zhì)的濃度，并達(dá)到所要求的可見度，從而保證人體健康和車輛行駛安全。隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合交通量、隧道長度、氣象、地形、環(huán)境等因素，同時(shí)兼顧供電照明、通信監(jiān)控、事故、火災(zāi)、工程造價(jià)和維修保養(yǎng)費(fèi)用綜合考慮。2容許濃度與可見度2.1有害氣體的計(jì)算根據(jù)上海有關(guān)部門的研究，一氧化碳產(chǎn)生量的計(jì)算公式為: 式中:A-汽油含碳量(重量比)，一般取A=0.855;E汽車每公里耗油量(kg/km) ;Vo一一廢氣中一氧化碳所占的體積百分?jǐn)?shù);Vco;一廢氣中二氧化碳所占的體積百

3、分?jǐn)?shù);Pco一一輛汽車行駛1 km的一氧化碳產(chǎn)生量(耐m3/輛.km).日本用Pco=0.315f(L/輛·km)計(jì)算一氧化碳產(chǎn)生量，可作參考。該式中Pco為一輛汽車行駛1 km產(chǎn)生一氧化碳的平均值;f為燃料消耗率，f=0.105L/輛·km。此外，汽車一氧化碳產(chǎn)生量還與發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、汽車保養(yǎng)程度、車速、道路狀況、坡度和駕駛技術(shù)等有關(guān)，如根據(jù)國際道路會(huì)議常設(shè)協(xié)會(huì)(PLARC)資料，坡度為5%時(shí)，一氧化碳排放量增加5%,一氧化氮排放量增加84%，煙霧排放量(車速為30km/h)增加160%.2.2容許濃度與可見度要求2.2.1隧道內(nèi)一氧化碳(CO)容許濃度(1)隧道內(nèi) 工作

4、人員長期停留的工作間、休息室和控制室等為24ppm.(2)正常營運(yùn)時(shí)為150ppm.(3)發(fā)生事故時(shí)，短時(shí)間(15min)以內(nèi)為250ppm.2.2.2隧道內(nèi)煙塵容許濃度(1)高速公路，一、二級(jí)公路隧道為75%.(2)三、四級(jí)公路隧道為90%.2.23可見度要求在路面平均照度30勒克斯情況下，光透過率:=65%，即隧道內(nèi)稍有薄霧，視力1.5者在75m距離內(nèi)看車和人清楚，視力0.7者在50m距離內(nèi)看車清楚，隧道內(nèi)有舒適感。 日本規(guī)定:在平坦的隧道內(nèi)，車速為40一60km/h，正常情況下，一氧化碳及塵煙濃度標(biāo)準(zhǔn)見表1. 歐洲和美國的標(biāo)準(zhǔn)是l00ppm,在第13屆國際道路會(huì)議上，曾建議在正常交通狀態(tài)

5、下，一氧化碳濃度為70一100ppm,當(dāng)發(fā)生交通阻塞時(shí)，在15min內(nèi)允許達(dá)到250ppm?？梢姡覈臉?biāo)準(zhǔn)有點(diǎn)偏低，隨著高等級(jí)公路隧道的發(fā)展及交通量的增加，建議一氧化碳容許濃度不超過l00ppm為宜。3通風(fēng)量和風(fēng)壓隧道內(nèi)所需通風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)稀釋隧道內(nèi)空氣中的有害物濃度達(dá)到允許濃度時(shí)所需的新鮮空氣量來確定。對于一氧化碳和塵煙，以稀釋二者達(dá)到容許濃度所需的通風(fēng)量，取其大者為設(shè)計(jì)通風(fēng)量。 隧道內(nèi)稀釋一氧化碳所需的新鮮空氣量可按下式計(jì)算: 可參閱<<公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范>>. 日本采用的計(jì)算方法是,在平坦隧道,行車速度為4060km/h時(shí): 4通風(fēng)方式的選擇目前各國公路隧道通風(fēng)方式

6、的選擇，主要根據(jù)隧道長度和交通量大小來確定。一般隧道長度在200m以下甚至200300m時(shí)，在一定的交通量以下，可采用自然通風(fēng)。當(dāng)LN>600時(shí)，采用 機(jī)械 通風(fēng)，式中L為隧道長度(km), N為隧道高峰小時(shí)交通量(輛/h).根據(jù)空氣在車道空間流動(dòng)的方向，機(jī)械通風(fēng)的方式可分為:縱向通風(fēng)、橫向通風(fēng)、半橫向流人通風(fēng)和半橫向流出通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)方式見圖1。4.1縱向通風(fēng)縱向通風(fēng)系統(tǒng)即利用隧道作通風(fēng)道，一端送風(fēng)，另一端排風(fēng)，或兩端進(jìn)風(fēng)，中間豎井排風(fēng)。由熱壓、風(fēng)壓和洞門附近的大氣壓產(chǎn)生的局部壓力差稱為自然壓力差，以Pe表示，自然壓力差對縱向通風(fēng)系統(tǒng)影響最大，可能嚴(yán)重阻礙氣流，甚至?xí)箽饬鞯沽?。因此?/p>

7、縱向通風(fēng)系統(tǒng)必須安裝自動(dòng)操縱換向裝置。通過豎井進(jìn)出風(fēng)的縱向通風(fēng)系統(tǒng)，在有壓力差的情況下，不能全靠提高通風(fēng)機(jī)壓力或使氣流換向，必須增加空氣總用量L。對通風(fēng)機(jī)從隧道較長支路一側(cè)產(chǎn)生的氣流來說，如圖2，自然壓力差Pe的反作用將是不利的。這條長度為lt的支路，其阻力與Pe之和將等于長度為12的另一條支路的阻力: 圖2縱向通風(fēng) Pe+kl1L21=kl2(L-L1)2 式中: k-單位長度隧道氣動(dòng)阻力系數(shù); L1支路l1稀釋有害物質(zhì)所需用的空氣量.L1=(ql1)/Cm 式中q-單位長度隧道內(nèi)有害物質(zhì)的排放強(qiáng)度(假定有害物質(zhì)排放均勻分布,下同) Cm隧道空氣中有害氣體的容許濃度。由此得:沿較長支路I，有

8、害氣體的濃度:Cx=qx/L1沿較短支路12,有害氣體的濃度:上述兩式中x的值從豎井與隧道的交點(diǎn)起向右或向左計(jì)算.4.2，橫向通風(fēng)橫向通風(fēng)是沿隧道均勻地抽出和輸入等量空氣，在整個(gè)隧道上不會(huì)產(chǎn)生壓力差.因此，自然壓力差附加到橫向壓力上并不會(huì)影響空氣的軸向?qū)α鳎簿筒粫?huì)降低通風(fēng)效果.設(shè)汽車排出的廢氣為q并均勻地分布在隧道全長上，則橫斷面x和(x+x)之間有害物質(zhì)的平衡方程式為:Cx Le + q·x=(Cx+C)·Le+ (Cx + C)Lb x式中:Le在自然壓力差作用下進(jìn)人隧道的軸向氣流;Cx區(qū)段上有害物質(zhì)濃度的增值;Lh無風(fēng)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的隧道單位長度的橫向氣流. 微分方程為: 由此得出: 由上式可以得出如下結(jié)論:吹入的軸向氣流Le越強(qiáng)，有害物質(zhì)的濃度就越低;無論在隧道的哪一段，有害物質(zhì)都不會(huì)超過q/Lb值，即不會(huì)超過無風(fēng)時(shí)的濃度.4.3半橫向通風(fēng)半橫向流人通風(fēng)的傳統(tǒng)方案如圖4所示.風(fēng)從與隧道平行的平洞或?qū)ｉT的風(fēng)道進(jìn)人洞內(nèi)，并沿隧道長度均勻供風(fēng)，空氣在洞內(nèi)的剩余壓力作用下經(jīng)洞門排出.因此，采用半橫向通風(fēng)時(shí)，隧道內(nèi)產(chǎn)生軸向氣體氣流，并受到自然壓力差的形響.排出的有害氣體如為均勻分布，則其濃度沿隧道長度不變，這時(shí)，空氣總用量可按下面的公式計(jì)算: 式中:l-隧道長度. 自然壓力差的作用，破壞了氣流的對稱性.最不利的自然壓