长距离公路隧道通风方式及空气品质优化研究

论文摘要

近年来,随着汽车交通量的日益增多和人们对隧道内环境要求的提高,公路隧道的通风技术越来越引起人们的重视,特别是对长距离公路隧道来说,恰当的通风方式和运营方式不仅能保障公路隧道内的空气质量。而且有利于节约通风能耗。本文对长距离公路隧道营运时期的通风方式、通风方法进行了深入研究,并以秦岭终南山公路隧道为例,建立了其通风网络模型,利用通风网络计算软件CFIRE,对其各个分段的需风量及所需动力进行了解算;在隧道内阻力与动力平衡的基础上,研究了射流风机的所需数量、运行与调节方式;同时对隧道内主要污染物CO的浓度变化进行了线源预测。得出的主要结论如下:(1)长距离公路隧道采取纵向式通风方式有利于利用交通通风力,行车条件下交通通风力会成为隧道内很好的动力源,且车速对交通通风力影响较大。对秦岭终南山公路隧道来说,在预测的平均小时交通量的情况下,当车速为70km/h时,隧道单洞产生的交通通风压力分别是50km/h及30km/h的1.71倍和5.04倍。(2)通过网络解算,可以看到仅依靠隧道内的交通风和自然通风不能完全满足各个隧道段的需风量,必须加设能量相匹配的风机。(3)射流风机的运行与调节、数量等与车速相关。当车速为50km/h及30km/h时,隧道所需要开启的射流风机分别是70km/h的4.22倍和6.89倍,可见实时调控射流风机的运行数量,既能保证隧道内环境的空气质量,又能达到节能的目的。(4)长距离隧道必须通过计算预测是否需要设置竖井。在预测的小时平均交通量情况下,竖井关闭时隧道出口处CO浓度比竖井开启的浓度高出3.47倍。可以看到竖井对于污染物的排放起着非常大的作用。秦岭终南山公路隧道三竖井开启完全可以保证隧道内的空气品质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题研究的实际意义
• 1.2.1 公路隧道通风的几种形式
• 1.2.2 隧道通风网络的概念
• 1.2.3 长距离公路隧道通风的实际意义
• 1.3 本课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 本课题的研究内容和目的
• 2 长距离公路隧道通风的基本理论
• 2.1 长距离公路隧道几种通风方式的特点
• 2.1.1 半横向式和全横向式的通风特点
• 2.1.2 单向交通隧道纵向式通风方式的特点
• 2.1.3 双向交通隧道纵向式通风方式的特点
• 2.2 稀释隧道污染物的需风量及污染物净化方法
• 2.2.1 公路隧道粉尘
• 2.2.2 公路隧道气体污染物
• 2.4 本章小结
• 3 隧道通风网络软件CFIRE 介绍
• 3.1 隧道通风网络基本知识
• 3.1.1 隧道通风网络图的绘制
• 3.1.2 隧道通风网络内风流变化规律
• 3.2 隧道通风网络软件CFIRE
• 3.2.1 通风网络解算软件简介
• 3.2.2 隧道通风网络解算步骤
• 3.2.3 网络解算及结果输出
• 3.3 本章小结
• 4 秦岭终南山公路隧道网络解算与分析
• 4.1 秦岭终南山公路隧道概况
• 4.2 秦岭终南山公路隧道运营近期通风网络解算
• 4.2.1 秦岭终南山公路隧道设计条件与计算参数
• 4.2.2 秦岭终南山公路隧道摩擦风阻的计算
• 4.2.3 秦岭终南山公路隧道通风网络图的绘制
• 4.2.4 秦岭终南山公路隧道近期网络解算结果
• 4.3 交通通风力的计算
• 4.3.1 交通通风力的计算公式
• 4.3.2 隧道各段所需动力的计算
• 4.3.3 射流风机台数的确定
• 4.4 竖井的网络解算结果分析
• 4.5 秦岭终南山公路隧道远期通风网络的解算
• 4.6 本章小结
• 5 隧道内CO 排放强度预测与分析
• 5.1 隧道内污染物的线源浓度计算公式
• 5.2 隧道内CO 浓度的预测与分析
• 5.3 小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录